ÿþ1 4 4
9 U K AA D Y Z A S I L A N I A T R A N Z Y S T O R Ó W
9 . 1 . W Y B Ó R P U N K T U P R A C Y T R A N Z Y S T O R A
P r z e z w y b ó r p u n k t u p r a c y e l e m e n t u a k t y w n e g o n a l e |y r o z u m i e
w y b ó r p u n k t u n a j e g o c h a r a k t e r y s t y c e p r d o w o - n a p i c i o w e j l u b w p o l u
r o d z i n y c h a r a k t e r y s t y k , n p . k o l e k t o r o w y c h l u b d r e n o w y c h .
J a k w y n i k a z o p i s u w i e l k o s y g n a Bo w y c h m o d e l i t r a n z y s t o r ó w
b i p o l a r n y c h i u n i p o l a r n y c h , o p i s a n y c h o d p o w i e d n i o w r o z d z . 4 . 2 o r a z
5 . 2 , d l a j e d n o z n a c z n e g o o k r e [l e n i a p u n k t u p r a c y t r a n z y s t o r a k o n i e c z n e
j e s t p o d a n i e d w ó c h w i e l k o [c i , s p o [r ó d n a p i i p r d ó w o p i s u j c y c h
r o d z i n y j e g o c h a r a k t e r y s t y k s t a t y c z n y c h . W p r z y p a d k u t r a n z y s t o r a
b i p o l a r n e g o w i e l k o [c i a m i t y m i s n a j c z [c i e j p r d k o l e k t o r a I C
i n a p i c i e k o l e k t o r - e m i t e r U C E l u b n a p i c i e b a z a - e m i t e r U B E .
W p r z y p a d k u t r a n z y s t o r a u n i p o l a r n e g o s t o : p r d d r e n u I D i n a p i c i e
d r e n - zr ó d Bo U D S l u b n a p i c i e b r a m k a - zr ó d Bo U G S .
D o b ó r p u n k t u p r a c y w z n a c z n y m s t o p n i u z a l e |y o d p r z e z n a c z e n i a
i w a r u n k ó w p r a c y u k Ba d u . P o d u w a g n a l e |y w z i c z y n n i k i z w i z a n e
z e s t r u k t u r u k Ba d u , s t a w i a n y m i p r z e d n i m w y m a g a n i a m i t e c h n i c z n y m i
o r a z r o d z a j e m u |y t y c h t r a n z y s t o r ó w .
P u n k t p r a c y p o w i n i e n l e |e w o b s z a r z e , w k t ó r y m t r a n z y s t o r y w y k a z u j
l i n i o w e w Ba [c i w o [c i w z m a c n i a j c e . D l a t r a n z y s t o r ó w b i p o l a r n y c h j e s t t o
o b s z a r p r a c y a k t y w n e j p r z y p o l a r y z a c j i n o r m a l n e j , d l a t r a n z y s t o r ó w
u n i p o l a r n y c h o b s z a r n a s y c e n i a .
= -
b )
a ) i i
u 0 u
0
R y s . 9 . 1 . D o p u s z c z a l n e o b s z a r y w y b o r u p u n k t u p r a c y w p o l u c h a r a k t e r y s t y k
w y j [c i o w y c h : a ) t r a n z y s t o r a b i p o l a r n e g o , b ) t r a n z y s t o r a u n i p o l a r n e g o
D l a k a |d e g o t r a n z y s t o r a m o |n a w y z n a c z y w p o l u j e g o
c h a r a k t e r y s t y k w y j [c i o w y c h d o p u s z c z a l n y o b s z a r p r a c y , p o z a k t ó r y n i e
1 4 5
p o w i n i e n w y c h o d z i c h w i l o w y p u n k t p r a c y w y z n a c z o n y c h w i l o w y m i
w a r t o [c i a m i p r d u i n a p i c i a .
J a k p o k a z a n o n a r y s . 9 . 1 a , o b s z a r t e n d l a t r a n z y s t o r a b i p o l a r n e g o
o g r a n i c z a j l i n i e :
- m i n i m a l n e g o p r d u k o l e k t o r a I C m i n , p o n i |e j k t ó r e g o t r a n z y s t o r
w c h o d z i w s t a n o d c i c i a ( w y s t p i w t e d y d u |e z n i e k s z t a Bc e n i a
n i e l i n i o w e ) ,
- m a k s y m a l n e g o p r d u k o l e k t o r a I C m a x , p o w y |e j k t ó r e g o p o j a w i a j s i
z n i e k s z t a Bc e n i a z w i z a n e z e z m n i e j s z a n i e m w z m o c n i e n i a p r d o w e g o
² p r z y d u |y c h p r d a c h ,
- m i n i m a l n e g o n a p i c i a U C E m i n = U C E s a t ( w c h o d z e n i e w z a k r e s
n a s y c e n i a w i |e s i z d u |y m i z n i e k s z t a Bc e n i a m i n i e l i n i o w y m i ) ,
- m a k s y m a l n e g o n a p i c i a U C E m a x ( o g r a n i c z e n i e w y n i k a j c e z e z j a w i s k a
p o w i e l a n i a l a w i n o w e g o l u b z j a w i s k a Z e n e r a ) ,
- m a k s y m a l n e j m o c y s t r a t P C m a x , w y n i k a j c e j z m o |l i w o [c i
r o z p r o s z e n i a [r e d n i e j m o c y w y d z i e l o n e j w t r a n z y s t o r z e
i m a k s y m a l n e j t e m p e r a t u r y s t r u k t u r y t r a n z y s t o r a .
P o d o b n y o b s z a r w p o l u c h a r a k t e r y s t y k w y j [c i o w y c h t r a n z y s t o r a
p o l o w e g o i D = f ( u D S ) p r z e d s t a w i o n o n a r y s . 9 . 1 b .
O g r a n i c z a j g o l i n i e :
- p a r a b o l a U D S = U G S - U T r o z g r a n i c z a j c a o b s z a r l i n i o w y ( t r i o d o w y )
o d o b s z a r u n a s y c e n i a ( t y l k o w o b s z a r z e n a s y c e n i a t r a n z y s t o r
c h a r a k t e r y z u j e s i l i n i o w y m i w Ba [c i w o [c i a m i w z m a c n i a j c y m i ) ,
- m i n i m a l n e g o p r d u d r e n u I D m i n , p o n i |e j k t ó r e g o t r a n z y s t o r w c h o d z i
w s t a n o d c i c i a ( c o w i |e s i z d u |y m i z n i e k s z t a Bc e n i a m i
n i e l i n i o w y m i ) ,
- m a k s y m a l n e g o p r d u d r e n u I D m a x , p o w y |e j k t ó r e g o w y s t p i
z n i e k s z t a Bc e n i a n i e l i n i o w e s p o w o d o w a n e r ó |n y m n a c h y l e n i e m
c h a r a k t e r y s t y k w y j [c i o w y c h ( r ó |n k o n d u k t a n c j w y j [c i o w
t r a n z y s t o r a ) ,
- m a k s y m a l n e g o n a p i c i a U D S m a x ( o g r a n i c z e n i e w y n i k a j c e z
p o w i e l a n i a l a w i n o w e g o n o [n i k ó w w s Ba b o d o m i e s z k o w a n y m
o b s z a r z e p o d Bo |a ) ,
- m a k s y m a l n e j m o c y s t r a t P D m a x , w y n i k a j c e j z m o |l i w o [c i
r o z p r o s z e n i a [r e d n i e j m o c y w y d z i e l o n e j w t r a n z y s t o r z e .
O d w y b r a n e g o p u n k t u p r a c y t r a n z y s t o r a z a l e | p r a w i e w s z y s t k i e
p a r a m e t r y t r a n z y s t o r a , p r z y c z y m z a l e |n o [ t a j e s t n i e k i e d y b a r d z o s i l n a .
N a j c z [c i e j n i e j e s t m o |l i w e u z y s k a n i e d l a w y b r a n e g o p u n k t u p r a c y
w s z y s t k i c h p a r a m e t r ó w z m i e n n o p r d o w y c h o o p t y m a l n y c h w a r t o [c i a c h
d l a z a p e w n i e n i a s t a w i a n y c h w y m a g a D p r o j e k t o w y c h t a k i c h j a k :
1 4 6
w i e l k o [ w z m o c n i e n i a , i m p e d a n c j a w e j [c i o w a i w y j [c i o w a , s z u m y ,
p a s m o p r z e n o s z e n i a , z n i e k s z t a Bc e n i a n i e l i n i o w e , m o c w y j [c i o w a i t p . N a
o g ó B w y b ó r p u n k t u p r a c y j e s t k o m p r o m i s e m p o m i d z y r o z b i e |n y m i
w y m a g a n i a m i , k t ó r y n a j l e p i e j j e s t d o k o n a i n d y w i d u a l n i e d l a
p r o j e k t o w a n e g o u k Ba d u .
9 . 2 . S T A T Y C Z N E I D Y N A M I C Z N E P R O S T E R O B O C Z E U K AA D Ó W
W Z M A C N I A J C Y C H
N a r y s . 9 . 2 a p r z e d s t a w i o n o s c h e m a t i d e o w y w z m a c n i a c z a
w k o n f i g u r a c j i w s p ó l n e g o e m i t e r a , w k t ó r y m z a s t o s o w a n o n a j p r o s t s z y
z m o |l i w y c h s p o s o b ó w z a s i l a n i a t r a n z y s t o r a , p r z y w y k o r z y s t a n i u
j e d n e g o zr ó d Ba z a s i l a j c e g o i r e z y s t o r ó w ( t z w . u k Ba d z a s i l a n i a z e s t a By m
p r d e m b a z y ) .
+
a )
b )
i U N a c h y l e n i e
i - 1
c )
U = U
U = 0
U R
R
I I
I
I
I
R
R U
u
u
0 0
U
U I R U U I R
R y s . 9 . 2 . P r o s t y p r z y k Ba d u k Ba d u z a s i l a n i a t r a n z y s t o r a b i p o l a r n e g o : a ) s c h e m a t
i d e o w y , b ) s c h e m a t z m i e n n o p r d o w y , c ) g r a f i c z n e w y z n a c z e n i e p u n k t u p r a c y
D l a u k Ba d u z r y s . 9 . 2 a , p r z y o d Bc z o n y m o d w e j [c i a z m i e n n o p r d o w y m
zr ó d l e i g , m o |e m y z a p i s a n a s t p u j c e r ó w n a n i a K i r c h h o f f a
U C C = i C R C + u C E ( 9 . 1 )
U C C = i B R B + u B E ( 9 . 2 )
p r z y c z y m w y s t p u j c e w p o w y |s z y c h r ó w n a n i a c h w a r t o [c i c h w i l o w e
p r d ó w i n a p i o z n a c z a j w a r t o [c i s t a Bo p r d o w e w p u n k c i e p r a c y .
1 4 7
U k Ba d r ó w n a D ( 9 . 1 , 9 . 2 ) m o |e m y r o z w i z a g r a f i c z n i e , j a k t o p o k a z a n o
n a r y s . 9 . 1 c .
R ó w n a n i e ( 9 . 1 ) j e s t r ó w n a n i e m t z w . s t a t y c z n e j p r o s t e j r o b o c z e j w p o l u
c h a r a k t e r y s t y k w y j [c i o w y c h i C = f ( u C E ) t r a n z y s t o r a , p r z e c h o d z c e j
p r z e z p u n k t p r a c y I C Q , U i p r z e c i n a j c e j o [ i C w p u n k c i e U C C R C
o r a z o [ u C E w p u n k c i e U C C .
W p u n k c i e p r a c y s p e Bn i o n a j e s t r e l a c j a
U C C = U C E Q + I C Q R C ( 9 . 3 )
J e |e l i d o w e j [c i a u k Ba d u z o s t a n i e d o Bc z o n e z m i e n n o p r d o w e zr ó d Bo
p r d u i g , t o u k Ba d r ó w n a D K i r c h h o f f a ( 9 . 1 - 9 . 2 ) o b o w i z u j e d l a
c h w i l o w y c h w a r t o [c i n a p i i p r d ó w t r a n z y s t o r a
U C C = i C R C + u C E ( 9 . 4 )
U C C = i B - i g R B + u B E ( 9 . 5 )
( )
p r z y c z y m c h w i l o w e w a r t o [c i n a p i i p r d ó w s w y n i k i e m n a Bo |e n i a
s k Ba d o w y c h z m i e n n y c h n a p i i p r d ó w n a s k Ba d o w e s t a Be o k r e [l a j c e
p u n k t p r a c y t r a n z y s t o r a
i B = I B Q + i b ( 9 . 6 )
i C = I C Q + i c
üø
( 9 . 7 )
ýø
u C E = U C E Q + u c e
þø
N a r y s . 9 . 2 b p r z e d s t a w i o n o r ó w n o w a |n y s c h e m a t z m i e n n o p r d o w y
r o z p a t r y w a n e g o u k Ba d u , w k t ó r y m d l a s k Ba d o w y c h z m i e n n y c h
o b o w i z u j z a l e |n o [c i
u c e = - i c R C ( 9 . 8 )
P o d s t a w i a j c z a l e |n o [c i ( 9 . 7 ) d o r ó w n a n i a ( 9 . 8 ) , o t r z y m u j e m y
U C E Q
1
i C - - u C E + I C Q + ( 9 . 9 )
R C R C
R ó w n a n i e ( 9 . 9 ) p r z e d s t a w i a t z w . d y n a m i c z n p r o s t r o b o c z w p o l u
c h a r a k t e r y s t y k w y j [c i o w y c h t r a n z y s t o r a , k t ó r a p r z e c h o d z i p r z e z p u n k t
p r a c y , a j e j n a c h y l e n i e - 1 R C o d p o w i a d a w y p a d k o w e j r e z y s t a n c j i w
o b w o d z i e w y j [c i o w y m t r a n z y s t o r a d l a s k Ba d o w e j z m i e n n e j .
W r o z w a |a n y m p r z y p a d k u o b i e p r o s t e r o b o c z e : s t a t y c z n a i d y n a m i c z n a
p o k r y w a j s i .
1 4 8
A b y j e d n a k p o k a z a r ó |n i c p o m i d z y s t a t y c z n a d y n a m i c z n p r o s t
r o b o c z , r o z w a |m y n i e c o i n n y u k Ba d p r z e d s t a w i o n y n a r y s . 9 . 3 a .
W u k Ba d z i e t y m w o b w o d z i e e m i t e r a j e s t w B c z o n a r e z y s t a n c j a R E
z b o c z n i k o w a n a p o j e m n o [c i C E t a k d o b r a n a , |e d l a c z s t o t l i w o [c i
s y g n a Bó w p r z e n o s z o n y c h p r z e z w z m a c n i a c z j e j r e a k t a n c j a j e s t
p o m i j a l n i e m a Ba ( k o n d e n s a t o r C E s t a n o w i z w a r c i e ) .
+
a ) b )
i
u R
i
i
R
i N a c h y l e n i e
c )
- 1
+ N a c h y l e n i e
- 1 +
( )
Q
1
0
u
R y s . 9 . 3 . U k Ba d z a s i l a n i a t r a n z y s t o r a b i p o l a r n e g o z d w ó j n i k i e m R | | C w o b w o d z i e
e m i t e r a : a ) s c h e m a t i d e o w y , b ) s c h e m a t z m i e n n o p r d o w y , c ) s t a t y c z n a i d y n a m i c z n a
p r o s t a p r a c y w p o l u c h a r a k t e r y s t y k w y j [c i o w y c h
W t y m p r z y p a d k u r ó w n a n i e K i r c h h o f f a d l a o b w o d u k o l e k t o r a , p r z y
o d Bc z o n y m z m i e n n o p r d o w y m zr ó d l e i g , o p i s u j e z a l e |n o [
U C C = i C R C + R E + u C E ( 9 . 1 0 )
( )
p r z y c z y m i C , u C E s w a r t o [c i a m i s t a Bo p r d o w y m i o k r e [l a j c y m i p u n k t
p r a c y .
R ó w n a n i e ( 9 . 1 0 ) o p i s u j e s t a t y c z n p r o s t r o b o c z p r z e c h o d z c p r z e z
p u n k t p r a c y I C Q , U C E Q i p r z e c i n a j c e j o [ i C w p u n k c i e U C C R C + R E
( )
o r a z o [ u C E w p u n k c i e U C C ( r y s . 9 . 3 c ) .
D l a s k Ba d o w y c h z m i e n n y c h r e z y s t a n c j a R E j e s t z w a r t a , z a t e m
z m i e n n o p r d o w y s c h e m a t u k Ba d u ( r y s . 9 . 3 b ) j e s t i d e n t y c z n y j a k
w p o p r z e d n i o r o z w a |a n y m p r z y k Ba d z i e . Z a t e m d y n a m i c z n p r o s t
r o b o c z o p i s u j e w t y m p r z y p a d k u r ó w n i e | r ó w n a n i e ( 9 . 9 ) . J a k p o k a z a n o
n a r y s . 9 . 3 c , o b i e p r o s t e r o b o c z e p r z e c h o d z p r z e z p u n k t p r a c y
1 4 9
o w s p ó Br z d n y c h I C Q , i U C E Q , p r z y c z y m i c h n a c h y l e n i a w y n o s z
o d p o w i e d n i o : s t a t y c z n e j - 1 R C + R E , z a [ d y n a m i c z n e j - 1 R C .
( )
J a k o o s t a t n i p r z y k Ba d r o z w a |y m y u k Ba d w z m a c n i a j c y , w k t ó r y m
o b c i |e n i e d o Bc z o n e j e s t d o o b w o d u k o l e k t o r o w e g o t r a n z y s t o r a z a
p o [r e d n i c t w e m t r a n s f o r m a t o r a s p r z g a j c e g o ( r y s . 9 . 4 ) .
2 P r o s t a s t a t y c z n a
=
i
n a c h y l e n i e
a ) b )
1
"
P r o s t a d y n a m i c z n a
n a c h y l e n i e
Q
u
u -
+
u
=
2
R y s . 9 . 4 . W z m a c n i a c z z e s p r z |e n i e m t r a n s f o r m a t o r o w y m : a ) s c h e m a t i d e o w y ,
b ) p r o s t e r o b o c z e - s t a t y c z n a i d y n a m i c z n a w u k Ba d z i e
J e |e l i r e z y s t a n c j a u z w o j e n i a p i e r w o t n e g o t r a n s f o r m a t o r a j e s t p o m i j a l n i e
m a Ba , t o s t a t y c z n a p r o s t a r o b o c z a p r z e c h o d z i p i o n o w o p r z e z p u n k t p r a c y
Q , p r z e c i n a j c o [ u C E w p u n k c i e U C E Q = U C C . D y n a m i c z n a p r o s t a
r o b o c z a p r z e c h o d z i p r z e z p u n k t p r a c y Q , a j e j n a c h y l e n i e - 1 R '
L
o d p o w i a d a p r z e t r a n s f o r m o w a n e j r e z y s t a n c j i o b c i |e n i a R ' = p 2 R L , p r z y
L
c z y m p j e s t p r z e k Ba d n i t r a n s f o r m a t o r a .
U s t a l e n i e w y b r a n e g o p u n k t u p r a c y i z a p e w n i e n i e j e g o s t a Bo [c i
p r z y z m i a n a c h c z y n n i k ó w z e w n t r z n y c h , t a k i c h j a k z m i a n y t e m p e r a t u r y ,
n a p i z a s i l a j c y c h , c z y w y m i a n i e e l e m e n t ó w w y m a g a z a p r o j e k t o w a n i a
o d p o w i e d n i e g o u k Ba d u z a s i l a n i a i s t a b i l i z a c j i p u n k t ó w p r a c y
t r a n z y s t o r ó w w p r o j e k t o w a n y m u k Ba d z i e .
9 . 3 . Z A S I L A N I E I S T A B I L I Z A C J A P U N K T Ó W P R A C Y
T R A N Z Y S T O R Ó W W U K AA D A C H D Y S K R E T N Y C H
9 . 3 . 1 . U k Ba d y z a s i l a n i a t r a n z y s t o r ó w b i p o l a r n y c h
D o a n a l i z y s t a Bo p r d o w y c h w a r u n k ó w p r a c y w o b s z a r z e
a k t y w n y m w y k o r z y s t a m y o m ó w i o n y w r o z d z . 4 . 2 . 1 m o d e l E b e r s a - M o l l a
( r y s . 9 . 5 )
1 5 0
C C C
= ² + 1
± ± 0 ² 0 0
( )
B
B B
E E E
R y s . 9 . 5 . M o d e l s t a Bo p r d o w y t r a n z y s t o r a b i p o l a r n e g o
Z g o d n i e z r o z p By w e m p r d ó w w t r a n z y s t o r z e o t r z y m u j e m y
I E = ± I E + I C 0 ( 9 . 1 1 )
N
I E = ² I B + I C E 0 ( 9 . 1 2 )
N
I C E 0 = ² + 1 I C 0 ( 9 . 1 3 )
( )
N
I C 0 - p r d z e r o w y k o l e k t o r a w k o n f i g u r a c j i O B .
Z a t e m ( o z n a c z a j c ² = ²0 ) p r d k o l e k t o r a I C w y n o s i
N
I C = ²0 I B + ²0 + 1 I C 0 ( 9 . 1 4 )
( )
T e r m i c z n a z a l e |n o [ k o n c e n t r a c j i s a m o i s t n y c h n o [n i k ó w p r d u ,
r u c h l i w o [c i n o [n i k ó w p r d u , w s p ó Bc z y n n i k a d y f u z j i , c z a s u |y c i a
n o [n i k ó w o r a z p o t e n c j a Bu F e r m i e g o p o w o d u j , |e p a r a m e t r y t r a n z y s t o r a
z a l e | o d t e m p e r a t u r y .
M o |n a p r z y j , |e t e r m i c z n e z m i a n y p r d u k o l e k t o r a w i | s i g Bó w n i e
z e z m i a n a m i t r z e c h w i e l k o [c i : I C 0 , U B E i ²0 , k t ó r e z a l e | o d
t e m p e r a t u r y i k t ó r e w s p o s ó b j a w n y d e t e r m i n u j w i e l k o [ p r d u
k o l e k t o r a w u k Ba d z i e z a s i l a n i a t r a n z y s t o r a .
I C = f U B E , ²0 , I C 0 ( 9 . 1 5 )
( )
P r d I C 0 t r a n z y s t o r ó w k r z e m o w y c h j e s t b a r d z o m a By ( w t e m p e r a t u r z e
2 5 ° C r z d u 1 n A ) i w p r z y b l i |e n i u p o d w a j a s i p r z y w z r o [c i e
t e m p e r a t u r y o k a |d e 8 ° C w o t o c z e n i u t e m p e r a t u r y 2 5 ° C .
N a p i c i e U B E w y n o s i o k . 0 , 7 V w t e m p e r a t u r z e 2 5 ° C i m a l e j e z e
w z r o s t e m t e m p e r a t u r y o k . 2 , 2 m V / ° C .
W s p ó Bc z y n n i k ²0 r o [n i e z e w z r o s t e m t e m p e r a t u r y i w o p a r c i u
o e m p i r y c z n e z a l e |n o [c i m o |n a s t w i e r d z i l i n i o w y p r z y r o s t ²0
z s z y b k o [c i 1 / 8 0 ° C .
1 5 1
T e r m i c z n e z m i a n y w y s z c z e g ó l n i o n y c h p a r a m e t r ó w t r a n z y s t o r a
m o g b y o p i s a n e p r z y b l i |o n y m i z a l e |n o [c i a m i a n a l i t y c z n y m i
I C 0 T H" I C 0 2 5 C Å" 2 "T 8 C ( 9 . 1 6 )
( )
( )
V
U B E T H" U B E 2 5 C - 0 , 0 0 2 2 "T ( 9 . 1 7 )
( )
( )
C
"T
öø
²0 T H" ²0 2 5 C Å"ëø1 + ( 9 . 1 8 )
( ) ìø ÷ø
( )
íø
8 0 C øø
Z m i a n y ²0 , U B E , I C 0 m o g w y n i k a n i e t y l k o z e z m i a n y t e m p e r a t u r y ,
a l e r ó w n i e | z r o z r z u t u p r o d u k c y j n e g o p a r a m e t r ó w . S z c z e g ó l n i e d u |y
r o z r z u t p r o d u k c y j n y m o |e p o s i a d a w s p ó Bc z y n n i k ²0 . N p . w k a t a l o g a c h
d y s k r e t n e t r a n z y s t o r y t e g o s a m e g o t y p u s n a j c z [c i e j d z i e l o n e n a
g r u p y , z a l e |n i e o d w i e l k o [c i w z m o c n i e n i a p r d o w e g o ²0 , z e w z g l d u
n a b a r d z o d u |y r o z r z u t t e c h n o l o g i c z n y t e g o p a r a m e t r u , z a w i e r a j c y s i
n a w e t w g r a n i c a c h 3 0 . . . 3 0 0 .
P r z y r o s t p r d u k o l e k t o r a , w y w o Ba n y p r z y r o s t a m i p o s z c z e g ó l n y c h
w i e l k o [c i ²0 , U B E , I C 0 , m o |e m y w y z n a c z y w p o s t a c i r ó |n i c z k i
z u p e Bn e j p r d u I C , o k r e [l o n e g o w z o r e m ( 9 . 1 5 )
" I C " I C " I C
d I C H" d ²0 + d U B E + d I C 0 ( 9 . 1 9 )
" ²0 " U B E " I C 0
P o c h o d n e c z s t k o w e w r ó w n a n i u ( 9 . 1 9 ) s f u n k c j a m i u k Ba d o w y m i
o b w o d ó w z a s i l a n i a t r a n z y s t o r ó w i o k r e [l a s i j e m i a n e m
w s p ó Bc z y n n i k ó w s t a b i l i z a c j i p r d u k o l e k t o r a w n a s t p u j c y s p o s ó b :
" I C "I C
S I = H" ( 9 . 2 0 )
" I C 0 "I C 0
" I C "I C
S U = H" ( 9 . 2 1 )
" U B E "U B E
" I C "I C
S ² = H" ( 9 . 2 2 )
" ²0 "²0
Z a t e m r ó w n a n i e ( 9 . 1 9 ) m o |e m y z a p i s a w p o s t a c i
"I C H" S I "I C 0 + S U "U B E + S ²"²0 ( 9 . 2 3 )
D l a t r a n z y s t o r ó w k r z e m o w y c h c z s t o p o m i j a s i w s p ó Bc z y n n i k
s t a b i l i z a c j i S I z e w z g l d u n a b a r d z o m a B w a r t o [ p r d u z e r o w e g o I C 0
t r a n z y s t o r a i p o m i j a l n w a r t o [ s k Ba d n i k a S " I .
1 5 2
U k Ba d z a s i l a n i a t r a n z y s t o r a j e s t t y m l e p s z y , i m m n i e j s z e z a p e w n i a
w s p ó Bc z y n n i k i s t a b i l i z a c j i p r d u k o l e k t o r a , w t e d y b o w i e m , n a w e t d u |e
z m i a n y "I C 0 , "U B E , "²0 ( o d p o w i a d a j c e d u |y m z m i a n o m
t e m p e r a t u r y ) w y w o Bu j n i e w i e l k i p r z y r o s t p r d u k o l e k t o r a .
J e d n y m z n a j p r o s t s z y c h u k Ba d ó w z a s i l a n i a t r a n z y s t o r a j e s t
r o z w a |a n y w c z e [n i e j u k Ba d z a s i l a n i a s t a By m p r d e m b a z y , k t ó r e g o
s c h e m a t i d e o w y p o w t ó r z o n o n a r y s . 9 . 6 .
U
U
R
R
I
²0 I I 0
I
R y s . 9 . 6 . U k Ba d z a s i l a n i a s t a By m p r d e m b a z y i j e g o m o d e l d l a s k Ba d o w e j s t a Be j
Z e s c h e m a t u n a r y s . 9 . 6 o t r z y m u j e m y
U - U U
I = H" H" c o n s t ( d l a U > > U ) ( 9 . 2 4 )
R R
Z z a l e |n o [c i ( 9 . 2 4 ) w y n i k a n a z w a u k Ba d u .
W y k o r z y s t u j c z a l e |n o [c i ( 9 . 1 4 , 9 . 2 4 ) o r a z r ó w n a n i e K i r c h h o f f a d l a
o b w o d u k o l e k t o r o w e g o u k Ba d u z r y s . 9 . 6 , o t r z y m u j e m y w s p ó Br z d n e
p u n k t u p r a c y t r a n z y s t o r a
U C C - U B E U C C
I C = ²0 + ²0 + 1 I C 0 H" ²0
( )
( 9 . 2 5 )
R B R B
U C E = U C C - I C R C
W u k Ba d z i e t y m n i e m a |a d n y c h m o |l i w o [c i o p t y m a l i z a c j i
w a r t o [c i e l e m e n t ó w u k Ba d u p o l a r y z a c j i , g d y | d l a z a d a n e g o p u n k t u p r a c y
( I C , U C E ) i n a p i c i a z a s i l a n i a U C C w y n i k a j j e d n o z n a c z n i e o k r e [l o n e
w a r t o [c i e l e m e n t ó w R B , R C , k t ó r e s k o n s e k w e n c j r ó w n a D
o k r e [l a j c y c h p u n k t p r a c y .
W a r t o [c i w s p ó Bc z y n n i k ó w s t a b i l i z a c j i w t y m u k Ba d z i e s d u |e , z a t e m
p u n k t p r a c y j e s t s i l n i e u z a l e |n i o n y o d p a r a m e t r ó w t r a n z y s t o r a .
L e p s z e w Ba s n o [c i s t a b i l i z a c y j n e p o s i a d a u k Ba d z a s i l a n i a s t a By m
p r d e m e m i t e r a ( r y s . 9 . 7 ) .
1 5 3
C
I 0
± I
0
B
I
R
E
- U R
- U
R y s . 9 . 7 . U k Ba d z a s i l a n i a s t a By m p r d e m e m i t e r a i j e g o m o d e l d l a s k Ba d o w e j s t a Be j
Z e s c h e m a t u p r z e d s t a w i o n e g o n a r y s . 9 . 7 o t r z y m u j e m y
U E E - U B E U E E
I E = H" H" c o n s t ( d l a U E E > > U B E ) ( 9 . 2 6 )
R E R E
Z z a l e |n o [c i ( 9 . 2 6 ) w y n i k a n a z w a u k Ba d u .
U w z g l d n i a j c
²0
I C = I E + I C 0 ( 9 . 2 7 )
²0 + 1
z r ó w n a D ( 9 . 2 6 ) i ( 9 . 2 7 ) o t r z y m u j e m y
²0 U E E - U B E U E E - U B E U E E
I C = + I C 0 H" H" ( 9 . 2 8 )
²0 + 1 R E R E R E
W p o d o b n y s p o s ó b m o |n a o b l i c z y n a p i c i e U C E
U C C + U E E = I C R C + U C E + I E R E ( 9 . 2 9 )
Z r ó w n a D ( 9 . 2 7 ) , ( 9 . 2 9 ) o t r z y m u j e m y
îø ùø
²0 + 1 ²0 + 1
U C E = U C C + U E E - I C ïøR C + R E + I C 0 R E H"
²0 úø ²0 ( 9 . 3 0 )
ðø ûø
H" U C C + U E E - I C R C + R E
( )
J e s t t o r ó w n a n i e s t a t y c z n e j p r o s t e j p r a c y w p o l u c h a r a k t e r y s t y k
w y j [c i o w y c h t r a n z y s t o r a . R ó w n a n i a ( 9 . 2 8 ) , ( 9 . 3 0 ) o k r e [l a j
w s p ó Br z d n e p u n k t u p r a c y i m o |n a z n i c h j e d n o z n a c z n i e w y z n a c z y R C
i R E p r z y z a d a n y c h U C C , U E E . W s z y s t k i e w s p ó Bc z y n n i k i s t a b i l i z a c j i :
S , S , S ² ( k t ó r e m o |n a w y z n a c z y z r ó w n a n i a ( 9 . 2 8 ) , o b l i c z a j c
p o c h o d n e c z s t k o w e k o l e j n o w z g l d e m I C 0 , U B E i ²0 ) m a j m n i e j s z e
1 5 4
w a r t o [c i n i | w p r z y p a d k u u k Ba d u z a s t a By m p r d e m b a z y . S t a b i l i z a c j a
p u n k t u p r a c y j e s t t y m l e p s z a , i m R j e s t w i k s z e .
U k Ba d z a s i l a n i a z e s p r z |e n i e m k o l e k t o r o w y m z o s t a B
p r z e d s t a w i o n y n a r y s . 9 . 8 . S p r z |e n i e z w r o t n e n a p i c i o w e r e a l i z o w a n e
p r z e z r e z y s t o r R F s t a b i l i z u j e z m i a n y n a p i c i a U C E . J e |e l i z m a l e j e p r d
k o l e k t o r a I C , t o z m a l e j e s p a d e k n a p i c i a n a r e z y s t o r z e R C , r ó w n y
I C + I B R C , w z r o [n i e n a p i c i e U C E , z a t e m w z r o [n i e n a p i c i e n a
( )
r e z y s t o r z e R F ( I B R F = U C E - U B E ) , w z r o [n i e p r d b a z y I B , w z r o [n i e
p r d k o l e k t o r a I C , c o z w r o t n i e s p o w o d u j e z w i k s z e n i e s p a d k u n a p i c i a
n a r e z y s t o r z e R C , c z y l i z m n i e j s z e n i e n a p i c i a U C E . N a t y m p o l e g a
s t a b i l i z u j c a r o l a s p r z |e n i a z w r o t n e g o . W r e z u l t a c i e U C E w z r o [n i e
m n i e j n i | w u k Ba d z i e b e z s p r z |e n i a . S p r z |e n i e z w r o t n e j e s t t y m
s i l n i e j s z e i s t a b i l i z a c j a p u n k t u p r a c y l e p s z a , i m w a r t o [ R F j e s t
m n i e j s z a .
U
U
R
C
I
R R
R
²0 I I 0 =
I
I
= ²0 + 1
I ( )
0
U
U
B
U
E
R y s . 9 . 8 . U k Ba d z e s p r z |e n i e m k o l e k t o r o w y m i j e g o m o d e l d l a s k Ba d o w e j s t a Be j
D l a u k Ba d u z r y s . 9 . 8 o t r z y m u j e m y
R C ²0 I B + I B + I C E 0 + R F I B + U B E = U C C ( 9 . 3 1 )
( )
I C - ( )
²0 + 1 I C 0
I B = ( 9 . 3 2 )
²0
S t d
²0 U C C - U B E + I C 0 ²0 + 1 R C + R F
( ) ( ) ( )
I C = ( 9 . 3 3 )
R F + ²0 + 1 R C
( )
U C E + I C + I B R C = U C C ( 9 . 3 4 )
( )
K o r z y s t a j c z z a l e |n o [c i ( 9 . 3 2 ) i ( 9 . 3 4 ) o t r z y m u j e m y r ó w n a n i e
s t a t y c z n e j p r o s t e j o b c i |e n i a w p o l u c h a r a k t e r y s t y k w y j [c i o w y c h .
1 5 5
ëø ²0 + 1 I C 0 öø
( )
U C E + I C + R C = U C C ( 9 . 3 5 )
ìø ÷ø
íø ²0 øø
Z a l e |n o [c i ( 9 . 3 3 ) i ( 9 . 3 5 ) o k r e [l a j w s p ó Br z d n e p u n k t u p r a c y
t r a n z y s t o r a .
I n n y s p o s ó b w y k o r z y s t a n i a u j e m n e g o s p r z |e n i a z w r o t n e g o d o
s t a b i l i z a c j i p u n k t u p r a c y p r z e d s t a w i o n o n a r y s . 9 . 9 w u k Ba d z i e
p o t e n c j o m e t r y c z n y m z e s p r z |e n i e m e m i t e r o w y m . J e s t t o p o d s t a w o w y
s p o s ó b z a s i l a n i a t r a n z y s t o r a w u k Ba d a c h d y s k r e t n y c h , z a w i e r a j c y c h
j e d n o zr ó d Bo n a p i c i a z a s i l a j c e g o .
a ) b )
R
t w . T h e v e n i n a
R
U
=
U
I
R
R = + = R
I
R y s . 9 . 9 . P o t e n c j o m e t r y c z n y u k Ba d z a s p r z |e n i e m e m i t e r o w y m ( a ) i j e g o
r ó w n o w a |n y u k Ba d z z a s t p c z y m zr ó d Be m T h e v e n i n a ( b )
K o r z y s t a j c z z a s a d y T h e v e n i n a , u k Ba d t e n m o |e m y p r z e k s z t a Bc i w
r ó w n o w a |n y u k Ba d z e s p r z |e n i e m e m i t e r o w y m i z d w o m a zr ó d Ba m i
z a s i l a n i a ( r y s . 9 . 9 b ) .
S p r z |e n i e z w r o t n e p r d o w e r e a l i z o w a n e p r z e z R E s t a b i l i z u j e
z m i a n y p r d u I E . J e |e l i z m a l e j e p r d e m i t e r a I E , t o z m a l e j e s p a d e k
n a p i c i a n a r e z y s t o r z e R E , z a t e m w z r o [n i e n a p i c i e U B E , w z r o [n i e p r d
b a z y I B , c o z w r o t n i e s p o w o d u j e w z r o s t p r d u e m i t e r a I E . W r e z u l t a c i e
p r d e m i t e r a I E z m a l e j e m n i e j n i | w u k Ba d z i e b e z s p r z |e n i a z w r o t n e g o .
D l a u k Ba d u z r y s . 9 . 9 b m o |e m y z a p i s a r ó w n a n i a
U B B = I B R B + U B E + I E R E
üø
ôø
I C = ²0 I B + ²0 + 1 I C 0 ( 9 . 3 6 )
( )
ýø
ôø
I E = I B + I C
þø
z k t ó r y c h m o |e m y w y z n a c z y p r d k o l e k t o r a
U B B
( - U B E ²0 + I C 0 R B + R E ²0 + 1
) ( ) ( )
I C = ( 9 . 3 7 )
R B + ²0 + 1 R E
( )
1 5 6
W y k o r z y s t u j c r ó w n a n i a ( 9 . 3 6 ) o r a z r ó w n a n i e K i r c h h o f f a d l a o b w o d u
k o l e k t o r o w e g o
U C C = I C R C + U C E + I E R E ( 9 . 3 8 )
o t r z y m u j e m y
ëø öø ëø öø
²0 + 1 ²0 + 1
U C E = U C C + I C 0 R E - I C R C + R E ( 9 . 3 9 )
ìø ÷ø ìø ÷ø
íø ²0 øø íø ²0 øø
J e s t t o r ó w n a n i e s t a t y c z n e j p r o s t e j o b c i |e n i a w p o l u w y j [c i o w y c h
c h a r a k t e r y s t y k I C U C E .
( )
K o r z y s t a j c z z a l e |n o [c i ( 9 . 2 0 - 9 . 2 3 ) i ( 9 . 3 7 ) Ba t w o m o |n a w y k a z a , |e
s t a b i l i z a c j a p o p r a w i a s i , g d y s t o s u n e k R B R E ’! 0 , g d y s t a b i l i z o w a n y
j e s t p r d e m i t e r a . J e d n a k , g d y w a r t o [ R E j e s t z b y t d u |a , t o n a p i c i e
z a s i l a n i a m u s i b y d u |e o r a z p o g a r s z a s i s t a b i l i z a c j a n a p i c i a U C E
a l b o , p r z y t y m s a m y m s t o p n i u s t a b i l i z a c j i n a p i c i a U C E r e z y s t a n c j a R C
m u s i b y m a Ba ( s t r a t y w z m o c n i e n i a ) .
P r z y j m u j c : I C 0 = 0 , ²0 + 1 H" ²0 i U C C = c o n s t , m o |e m y n a p i s a
U C E = U C C - I C R C + R E ( 9 . 4 0 )
( )
- "U C E = R C + R E "I C ( 9 . 4 1 )
( )
B e z p i e c z n i e j j e s t z a m i e n i r ó w n a n i e ( 9 . 4 1 ) n a n i e r ó w n o [
- "U C E e" R C + R E "I C ( 9 . 4 2 )
( )
"U C E
R C + R E d" ( 9 . 4 3 )
"I C
Z b y t m a Ba w a r t o [ r e z y s t a n c j i R B o g r a n i c z a w z m o c n i e n i e d l a
s k Ba d o w e j z m i e n n e j z e w z g l d u n a s i l n e t Bu m i e n i e w e j [c i a t r a n z y s t o r a .
W p By w r e z y s t a n c j i R E n a p a r a m e t r y r o b o c z e w z m a c n i a c z a
( w z m o c n i e n i e n a p i c i o w e i i m p e d a n c j w e j [c i o w ) d l a s k Ba d o w e j
z m i e n n e j m o |n a z n a c z n i e z m n i e j s z y p o p r z e z z a s t o s o w a n i e
k o n d e n s a t o r a b l o k u j c e g o . T a k w i c , p r z y w y b o r z e w a r t o [c i R E , R B
n a l e |y s i k i e r o w a k o m p r o m i s e m p o m i d z y w a r u n k a m i s t a b i l i z a c j i
p r d u I C , n a p i c i a U C E , w i e l k o [c i n a p i c i a z a s i l a j c e g o U C C
i w z m o c n i e n i e m u k Ba d u .
N a j l e p s z e w Ba s n o [c i s t a b i l i z a c y j n e m a u k Ba d z d w o m a zr ó d Ba m i
z a s i l a n i a ( w t y m u k Ba d z e s t a By m p r d e m e m i t e r a ) . M o c p o b i e r a n a z e
zr ó d e B z a s i l a n i a w t y m p r z y p a d k u j e s t z r e g u By m n i e j s z a n i |
1 5 7
w p r z y p a d k u u k Ba d u z j e d n y m zr ó d Be m . N a t o m i a s t w a d j e s t
k o n i e c z n o [ s t o s o w a n i a d w ó c h zr ó d e B z a s i l a n i a .
Z a d a w a l a j c e e f e k t y d a j e z a s t o s o w a n i e u k Ba d u z e s p r z |e n i e m
e m i t e r o w y m , k o l e k t o r o w y m i z o b y d w o m a n a r a z . J e d n a k |e w u k Ba d z i e
z e s p r z |e n i e m k o l e k t o r o w y m s t a b i l i z a c j a z a l e |y o d r e z y s t a n c j i R C ,
z a t e m u k Ba d t e n j e s t t r u d n i e j s z y d o r e a l i z a c j i . Z e w z g l d ó w
s t a b i l i z a c y j n y c h n a j g o r s z e w Ba s n o [c i m a u k Ba d z e s t a By m p r d e m b a z y .
U k Ba d z a s i l a n i a s t a By m p r d e m e m i t e r a , c h a r a k t e r y z u j c y s i
n a j k o r z y s t n i e j s z y m i w Ba [c i w o [c i a m i s t a b i l i z a c y j n y m i , n a j Ba t w i e j j e s t
z r e a l i z o w a w p o s t a c i zr ó d Ba p r d u s t a Be g o w o b w o d z i e e m i t e r a .
P r z y k Ba d r e a l i z a c j i p r o s t e g o zr ó d Ba s t a Bo p r d o w e g o w t e c h n i c e
e l e m e n t ó w d y s k r e t n y c h i j e g o s c h e m a t z a s t p c z y p r z e d s t a w i o n o n a
r y s . 9 . 1 0 .
a )
I = I b ) I = I c ) E I g
I C
U U I
R
g U
I R g
± I
U R
R
H"
B '
r
- U - U
R y s . 9 . 1 0 . yr ó d Bo p r d u s t a Be g o : a ) z d i o d Z e n e r a , b ) z u z i e m i o n b a z ,
c ) z m i e n n o p r d o w y s c h e m a t z a s t p c z y zr ó d Ba
W y k o r z y s t u j c p r a w o K i r c h h o f f a w u k Ba d z i e n a r y s . 9 . 1 0 a , m o |e m y
w y z n a c z y p r d w y j [c i o w y zr ó d Ba
U Z + U D - U B E U Z
I O = I C = ± I E H" H" ( 9 . 4 4 )
0
R E R E
W u k Ba d z i e w y s t p u j e w z a j e m n a k o m p e n s a c j a n a p i c i a U B E z
n a p i c i e m U D d i o d y D w Bc z o n e j s z e r e g o w o z d i o d Z e n e r a , w t y m
r ó w n i e | t e m p e r a t u r o w y c h z m i a n t y c h n a p i .
W u k Ba d z i e n a r y s . 9 . 1 0 b , z u z i e m i o n b a z d l a p r d u s t a Be g o , p r d
zr ó d Ba w y n o s i
U E E - U B E ²0 U E E - U B E
I O = I C = ± I E = H" ( 9 . 4 5 )
0
R E ²0 + 1 R E
R ó |n i c z k o w a r e z y s t a n c j a w y j [c i o w a zr ó d Ba , w y z n a c z o n a w o p a r c i u o
m a Bo s y g n a Bo w y s c h e m a t z a s t p c z y n a r y s . 9 . 1 0 c , w y n o s i
U c b ' 1 1
r o H" H" H" ( 9 . 4 6 )
I c g c b ' + g e c g e c
1 5 8
P r z e d s t a w i o n e zr ó d Bo p r d o w e p o s i a d a d u | r e z y s t a n c j w y j [c i o w ,
k t ó r e j p r z y b l i |o n a w a r t o [ j e s t t a k a , j a k t r a n z y s t o r a w k o n f i g u r a c j i
z u z i e m i o n b a z .
P r z e d s t a w i o n y u k Ba d zr ó d Ba p r d o w e g o j e s t d o b r y m p r z y k Ba d e m
w s k a z u j c y m n a m o |l i w o [ w y k o r z y s t a n i a e l e m e n t ó w n i e l i n i o w y c h d o
k o m p e n s a c j i w p By w u t e m p e r a t u r o w y c h z m i a n w y b r a n y c h p a r a m e t r ó w
t r a n z y s t o r a .
L i n i o w e o b w o d y z a s i l a n i a , t j . o b w o d y z a w i e r a j c e w y Bc z n i e l i n i o w e
r e z y s t o r y , z a p e w n i a j s t a Bo [ p u n k t u p r a c y r z d u k i l k u - k i l k u n a s t u %
p r z y z m i a n a c h t e m p e r a t u r y w p r z e d z i a l e 2 0 - 4 0 ° C .
W u k Ba d a c h w y m a g a j c y c h z n a c z n i e w i k s z e j s t a Bo [c i p r d u - r z d u
1 - 0 , 0 1 % s t o s u j e s i o b w o d y z a s i l a n i a z e l e m e n t a m i n i e l i n i o w y m i .
P r z y k Ba d e m u k Ba d ó w o t a k d u |y c h w y m a g a n i a c h s t a Bo [c i p r d u w
s p o c z y n k o w y m p u n k c i e p r a c y m o g b y zr ó d Ba p r d o w e z a s i l a j c e
s t o p n i e w z m a c n i a c z a o s p r z |e n i a c h g a l w a n i c z n y c h ( n p . w e
w z m a c n i a c z u o p e r a c y j n y m ) , p r d o w e zr ó d Ba r e f e r e n c y j n e i t p .
W n i e l i n i o w y c h o b w o d a c h z a s i l a n i a w y k o r z y s t u j e s i o g ó l n z a s a d
k o m p e n s a c j i z m i a n p a r a m e t r ó w s t a b i l i z o w a n e g o e l e m e n t u z m i a n a m i
p a r a m e t r ó w i n n e g o e l e m e n t u o b a r d z o p o d o b n y c h w Ba [c i w o [c i a c h .
N a r y s . 9 . 1 1 p r z e d s t a w i o n o u k Ba d z p o t e n c j o m e t r y c z n y m
z a s i l a n i e m b a z y i s p r z |e n i e m e m i t e r o w y m o r a z z k o m p e n s a c j z m i a n
n a p i c i a U B E .
+ U
R R
I I I
I
² +
R U = H"
²
1
U R
R y s . 9 . 1 1 . U k Ba d z a s i l a n i a z d i o d o w
n U
k o m p e n s a c j z m i a n n a p i c i a U
n
U
- U
Z a k Ba d a j c , |e p r d b a z y j e s t p o m i j a l n i e m a By w p o r ó w n a n i u d o p r d u
d z i e l n i k a : I 1 H" I 2 o r a z p r z y j m u j c I E H" I C , z e s c h e m a t u n a r y s . 9 . 1 1
o t r z y m u j e m y
n U D + I 2 R 2 = U B E + I E R E H" U B E + I C R E
üø
ôø
U C C - n U D
( 9 . 4 7 )
ýø
I 2 =
ôø
R 1 + R 2
þø
Z u k Ba d u r ó w n a D ( 9 . 4 7 ) m o |e m y w y z n a c z y I C
1 5 9
R U C C + n U D R 1 - ( )
R 1 + R 2 U B E
2
I C = ( 9 . 4 8 )
R E R 1 + R 2
( )
W a r u n e k p e Bn e j k o m p e n s a c j i z m i a n n a p i c i a U B E m o |e m y w y z n a c z y z
p r z y r ó w n a n i a d o z e r a p o c h o d n e j d I C d T = 0 , c z y l i
d U D
n R 1 - ( ) d U
R 1 + R 2 B E = 0 ( 9 . 4 9 )
d T d T
J e |e l i d i o d a i t r a n z y s t o r s w y k o n a n e w p o d o b n y m p r o c e s i e
t e c h n o l o g i c z n y m ( d i o d a z r e a l i z o w a n a j a k o t r a n z y s t o r w p o B c z e n i u
d i o d o w y m ) i p r a c u j w t e j s a m e j t e m p e r a t u r z e , t o
d U D d T H" d U B E d T ( 9 . 5 0 )
i w a r u n e k p e Bn e j k o m p e n s a c j i m a p o s t a
R 2
n R 1 - ( )
R 1 + R 2 = 0 , c z y l i = n - 1 ( 9 . 5 1 )
R 1
N a j c z [c i e j s t o s u j e s i d w i e d i o d y ( n = 2 ) i w ó w c z a s R 1 = R 2 .
R o z w a |a n y w c z e [n i e j u k Ba d zr ó d Ba p r d u s t a Be g o n a r y s . 9 . 1 0 a j e s t
u k Ba d e m s t a b i l i z a c j i z j e d n d i o d ( n = 1 ) i R 2 = 0 .
9 . 3 . 2 . U k Ba d y z a s i l a n i a t r a n z y s t o r ó w u n i p o l a r n y c h
T r a n z y s t o r M O S F E T z k a n a Be m z u b o |a n y m m o |e p r a c o w a
z a r ó w n o z e w z b o g a c a n i e m j a k i z e z u b o |a n i e m . J e d n a k |e p r a c a z e
w z b o g a c a n i e m o d b y w a s i d l a m a Be g o p r z e d z i a Bu w a r t o [c i n a p i c i a
b r a m k a - zr ó d Bo U G S . D l a t e g o p o d s t a w o w y m z a k r e s e m p r a c y t y c h
t r a n z y s t o r ó w j e s t p r a c a z e z u b o |a n i e m . T r a n z y s t o r y t e z k a n a Be m n
p r a c u j w o b s z a r z e n a s y c e n i a p r z y u j e m n y c h w a r t o [c i a c h n a p i c i a U G S i
d o d a t n i c h w a r t o [c i a c h U D S , n a t o m i a s t z k a n a Be m p g d y p o l a r n o [
w s p o m n i a n y c h n a p i j e s t z m i e n i o n a , t j . g d y n a p i c i e U G S j e s t d o d a t n i e
a U D S j e s t u j e m n e . O t r z y m a n i e n a p i o p o d a n e j p o l a r n o [c i u m o |l i w i a
u k Ba d z d w o m a zr ó d Ba m i z a s i l a n i a ( r y s . 9 . 1 2 ) .
P r d b r a m k i I G t r a n z y s t o r ó w M O S F E T j e s t r z d u p i k o a m p e r ó w i j e g o
w p By w w o b w o d z i e p o l a r y z a c j i m o |n a p o m i n . P r z y t a k i m z a Bo |e n i u
u k Ba d z r y s . 9 . 1 2 a o p i s u j z a l e |n o [c i
= - U G G - I D R S
ñøU G S
( 9 . 5 2 )
òøU = U D S + I D R D + R S
( )
D D
óø
1 6 0
+ U - U
a ) b )
R R
I I
U > 0 U < 0
U < 0 U > 0
I = 0 I = 0
U I = I U I = I
R R
R R
- U + U
R y s . 9 . 1 2 . U k Ba d z d w o m a zr ó d Ba m i z a s i l a n i a t r a n z y s t o r a M O S z k a n a Be m
z u b o |a n y m : a ) t y p u n , b ) t y p u p
N a t o m i a s t u k Ba d z r y s . 9 . 1 2 b , z g o d n i e z z a s t r z a Bk o w a n y m i k i e r u n k a m i
p r d ó w i n a p i , o p i s u j a r ó w n a n i a
U G S = U G G + I D R S
ñø
( 9 . 5 3 )
òøU = - U D S + I D R D + R S
( )
D D
óø
N a l e |y z a z n a c z y , |e w o b u u k Ba d a c h n a r y s . 9 . 1 2 z a z n a c z o n o f i z y c z n e
k i e r u n k i p r z e p By w u p r d ó w d r e n u I D .
W o b u u k Ba d a c h z a s t o s o w a n o w o b w o d z i e zr ó d Ba r e z y s t o r R S
s t a b i l i z u j c y ( p o d o b n i e j a k r e z y s t o r R E w o b w o d z i e e m i t e r a ) p u n k t
p r a c y t r a n z y s t o r a o w s p ó Br z d n y c h I D Q , U D S Q . P r o b l e m s t a Bo [c i p u n k t u
p r a c y w i |e s i z r o z r z u t e m t e c h n o l o g i c z n y m w a r t o [c i n a p i c i a o d c i c i a
U P i p r d u n a s y c e n i a I D S S ( d l a t r a n z y s t o r ó w z k a n a Be m z u b o |a n y m )
n a p i c i a p r o g o w e g o U T i w s p ó Bc z y n n i k a K W L ( d l a t r a n z y s t o r ó w
'
z k a n a Be m w z b o g a c a n y m ) o r a z w p By w e m t e m p e r a t u r y n a t e p a r a m e t r y .
T e r m i c z n a z a l e |n o [ r u c h l i w o [c i n o [n i k ó w p r d u w k a n a l e o r a z n a p i
U P i U T s g Bó w n y m c z y n n i k i e m t e m p e r a t u r o w y c h z m i a n p r d u d r e n u .
I s t n i e j e j e d n a k t a k a w a r t o [ p r d u d r e n u , p r z y k t ó r e j w p By w y t e
k o m p e n s u j s i . P r d t e n n o s i n a z w p r d u a u t o k o m p e n s a c j i . W a d
p r z e d s t a w i o n y c h n a r y s . 9 . 1 2 u k Ba d ó w p o l a r y z a c j i t r a n z y s t o r a j e s t
k o n i e c z n o [ z a s t o s o w a n i a d w ó c h zr ó d e B z a s i l a n i a i t o o d m i e n n e j
p o l a r n o [c i .
W a d y t e j p o z b a w i o n y j e s t u k Ba d z a s i l a n i a z a u t o m a t y c z n p o l a r y z a c j
b r a m k i z r e a l i z o w a n y w o p a r c i u o u k Ba d z r y s . 9 . 1 2 , w k t ó r y m U G G = 0 .
B r a m k a j e s t n a d a l p o l a r y z o w a n a s p a d k i e m n a p i c i a n a r e z y s t o r z e R S .
W t e d y u k Ba d z r y s . 9 . 1 2 a n a z y w a m y u k Ba d e m z a s i l a n i a z a u t o m a t y c z n y m
m i n u s e m
U G S = - I D R S ( 9 . 5 4 )
1 6 1
a z r y s . 9 . 1 2 b , u k Ba d e m z a s i l a n i a z a u t o m a t y c z n y m p l u s e m
U G S = I D R S ( 9 . 5 5 )
J e d n o zr ó d Bo z a s i l a n i a j e s t t a k |e w y k o r z y s t y w a n e w u k Ba d z i e
p o t e n c j o m e t r y c z n y m p r z e d s t a w i o n y m n a r y s . 9 . 1 3 .
- U
+ U
a ) b )
R R
R
I I
U > 0 U < 0
U I = I U I = I
R R
R R
R y s . 9 . 1 3 . P o t e n c j o m e t r y c z n y u k Ba d z a s i l a n i a t r a n z y s t o r a M O S F E T z k a n a Be m
z u b o |a n y m : a ) t y p u n , b ) t y p u p
U k Ba d z r y s . 9 . 1 3 a o p i s u j r ó w n a n i a
R 2
ñøU =
U D D - I D R S
ôø G S
R 1 + R 2
( 9 . 5 6 )
òø
ôøU D D = U D S + I D R D + R S
( )
óø
n a t o m i a s t u k Ba d z r y s . 9 . 1 3 b
R 2
ñøU = -
U D D + I D R S
ôø G S
R 1 + R 2
( 9 . 5 7 )
òø
ôøU D D = - U D S + I D R D + R S
( )
óø
U k Ba d y t e d a j w i k s z s w o b o d d o b o r u p u n k t u p r a c y .
T r a n z y s t o r y z Bc z o w e J F E T , ( k t ó r e p r a c u j z a z u b o |a n i e m ) m o g
b y z a s i l a n e p r z e z o m ó w i o n e u k Ba d y - t r a n z y s t o r J F E T z k a n a Be m t y p u n
p r z e z u k Ba d y z r y s . 9 . 1 2 a , 9 . 1 3 a , a t r a n z y s t o r z k a n a Be m t y p u p , p r z e z
u k Ba d y z r y s . 9 . 1 2 b , 9 . 1 3 b .
T r a n z y s t o r y M O S z k a n a Be m w z b o g a c a n y m w o b s z a r z e n a s y c e n i a
w y m a g a j n a p i U G S i U D S o j e d n a k o w y c h z n a k a c h , z k a n a Be m t y p u n -
d o d a t n i c h , z k a n a Be m p - u j e m n y c h . P o d t y m w z g l d e m s o n e p o d o b n e
d o t r a n z y s t o r ó w b i p o l a r n y c h . T r a n z y s t o r z k a n a Be m w z b o g a c a n y m t y p u
n m o |e b y z a s i l a n y p r z e z u k Ba d z r y s . 9 . 1 2 a , w k t ó r y m w m i e j s c e zr ó d Ba
z a s i l a n i a ( - U G G ) z a s t o s u j e m y zr ó d Bo ( + U G G ) o r a z p r z e z u k Ba d
z r y s . 9 . 1 3 a . R e z y s t a n c j e w o b u u k Ba d a c h m u s z b y t a k d o b r a n e , a b y
n a p i c i e b r a m k a - zr ó d Bo b y Bo d o d a t n i e . A n a l o g i c z n i e t r a n z y s t o r
z k a n a Be m w z b o g a c a n y m t y p u p m o |e b y z a s i l a n y p r z e z u k Ba d z
1 6 2
r y s . 9 . 1 2 b , w k t ó r y m w m i e j s c e zr ó d Ba z a s i l a n i a ( + U G G ) z a s t o s u j e m y
zr ó d Bo ( - U G G ) o r a z p r z e z u k Ba d z r y s . 9 . 1 3 b . R e z y s t a n c j e w o b u
u k Ba d a c h m u s z b y t a k d o b r a n e , a b y n a p i c i e b r a m k a - zr ó d Bo b y Bo
u j e m n e .
9 . 4 . Z A S I L A N I E I S T A B I L I Z A C J A P U N K T Ó W P R A C Y
T R A N Z Y S T O R Ó W W U K AA D A C H S C A L O N Y C H
9 . 4 . 1 . O g ó l n a c h a r a k t e r y s t y k a o b w o d ó w z a s i l a n i a w u k Ba d a c h
s c a l o n y c h
T e c h n o l o g i a m o n o l i t y c z n a s t w a r z a i d e a l n e w a r u n k i d l a
w y e k s p o n o w a n i a w u k Ba d z i e k o r z y s t n y c h w Ba [c i w o [c i e l e m e n t ó w
w y t w a r z a n y c h n a p By t c e p ó Bp r z e w o d n i k a w t y m s a m y m p r o c e s i e
t e c h n o l o g i c z n y m . N a l e |y t u p r z e d e w s z y s t k i m w y m i e n i d u |e
p o d o b i e Ds t w o t r a n z y s t o r ó w , z b l i |o n t e m p e r a t u r z Bc z , w s p ó Bb i e |n e
z m i a n y p a r a m e t r ó w t r a n z y s t o r ó w o r a z r e z y s t a n c j i p r z y z m i a n a c h
t e m p e r a t u r y o t o c z e n i a .
W u k Ba d a c h m o n o l i t y c z n y c h w y s t p u j t e | i n n e o g r a n i c z e n i a n i |
w u k Ba d a c h d y s k r e t n y c h . W t e c h n o l o g i i k Ba d ó w b i p o l a r n y c h z a k r e s
w a r t o [c i r e z y s t a n c j i j e s t o g r a n i c z o n y d o k i l k u d z i e s i c i u k &! ( 2 0 k &! -
r e z y s t o r y b a z o w e ) , a p o n a d t o r o z r z u t y w a r t o [c i r e z y s t a n c j i s d u |e
( 1 5 % 3 0 % ) . W t e c h n o l o g i i u n i p o l a r n e j p r a w i e w o g ó l e n i e s t o s u j e s i
r e z y s t o r ó w , p r z y c z y m s o n e z a s t p o w a n e zr ó d Ba m i p r d o w y m i l u b
u k Ba d a m i l u s t e r p r d o w y c h w o b w o d a c h p o l a r y z a c j i p r d e m s t a By m
o r a z s s t o s o w a n e j a k o o b c i |e n i a d y n a m i c z n e d l a s k Ba d o w y c h
z m i e n n y c h .
N i e m a m o |l i w o [c i r e a l i z a c j i k o n d e n s a t o r ó w o p o j e m n o [c i
p r z e k r a c z a j c e j k i l k a d z i e s i t p F , d l a t e g o u k Ba d y w i e l o s t o p n i o w e s
z r e g u By u k Ba d a m i o s p r z |e n i a c h g a l w a n i c z n y c h b e z k o n d e n s a t o r ó w
s e p a r u j c y c h i o d s p r z g a j c y c h . W u k Ba d a c h t y c h s z c z e g ó l n e g o
z n a c z e n i a n a b i e r a s t a Bo [ p u n k t ó w p r a c y t r a n z y s t o r ó w , g d y | i c h z m i a n y
s w z m a c n i a n e w k o l e j n y c h s t o p n i a c h . Z e w z g l d u n a b e z p o [r e d n i e
s p r z |e n i a , c z s t o z a c h o d z i p o t r z e b a s t o s o w a n i a u k Ba d ó w p r z e s u w a n i a
p o z i o m u n a p i c i a . S t a b i l i z a c j p u n k t ó w p r a c y z a p e w n i a s i p r z e z
p o w s z e c h n e s t o s o w a n i e k o m p e n s a c j i n i e l i n i o w e j , k t ó r a j e s t z n a c z n i e
u Ba t w i o n a d z i k i z b l i |o n e j t e m p e r a t u r z e t r a n z y s t o r ó w i d u |e m u
p o d o b i e Ds t w u i c h c h a r a k t e r y s t y k .
W m o n o l i t y c z n e j t e c h n o l o g i i b i p o l a r n e j ( z w y j t k i e m t z w .
k o m p l e m e n t a r n e j t e c h n o l o g i i b i p o l a r n e j z i z o l a c j t l e n k o w )
c h a r a k t e r y s t y k i i p a r a m e t r y t r a n z y s t o r ó w p - n - p s g o r s z e ( n p . ²0 = 1 0 )
1 6 3
n i | t r a n z y s t o r ó w n - p - n ( n p . ²0 = 4 0 - 2 0 0 ) , d l a t e g o o g r a n i c z a s i i c h
s t o s o w a n i e .
W u k Ba d a c h m o n o l i t y c z n y c h p r a k t y c z n i e n i e m a m o |l i w o [c i w y k o n a n i a
e l e m e n t ó w i n d u k c y j n y c h .
Z e w s z y s t k i m i e l e m e n t a m i u k Ba d u s c a l o n e g o z w i z a n e s b i e r n e
i c z y n n e e l e m e n t y p a s o |y t n i c z e , s k d k o n i e c z n o [ s t o s o w a n i a
e l e m e n t ó w o w a r t o [c i a c h t y p o w y c h , a n i e m i n i m a l n y c h
i m a k s y m a l n y c h .
9 . 4 . 2 . P o d s t a w o w e b l o k i w u k Ba d a c h z a s i l a n i a i s t a b i l i z a c j i p u n k t ó w
p r a c y t r a n z y s t o r ó w b i p o l a r n y c h
9 . 4 . 2 . 1 . yr ó d Ba s t a Bo p r d o w e - l u s t r a p r d o w e
N a r y s . 9 . 1 4 p r z e d s t a w i o n o t y p o w y s p o s ó b z a s i l a n i a t r a n z y s t o r a
T , s t o s o w a n y w b i p o l a r n y c h u k Ba d a c h s c a l o n y c h .
+ U
R
R
I
I
I
T 1 I I T 2
R y s . 9 . 1 4 . P r z y k Ba d z a s i l a n i a t r a n z y s t o r a
U
w b i p o l a r n y c h u k Ba d a c h s c a l o n y c h
T r a n z y s t o r T c h o c i a | p r a c u j e w p o Bc z e n i u d i o d o w y m , t o j e s t n a d a l
e l e m e n t e m a k t y w n y m , p o n i e w a | z n a j d u j e s i n a g r a n i c y o b s z a r u
a k t y w n e g o ( U C B = 0 ) .
T r a n z y s t o r y T i T p r a c u j p r z y t y m s a m y m n a p i c i u U B E , m a j t a k i e
s a m e p r d y b a z I B 1 = I B 2 = I B , a t y m s a m y m r ó w n i e | t a k i e s a m e p r d y
k o l e k t o r ó w I C 1 = I C 2 = I C .
D l a u k Ba d u z r y s . 9 . 1 4 m o |n a z a p i s a z a l e |n o [c i
U C C = I R R + U B E
( 9 . 5 8 )
I R = I C 1 + 2 I B = I C + 2 I B
R o z w i z u j c u k Ba d r ó w n a D ( 9 . 5 8 ) z e w z g l d u n a I , o t r z y m u j e m y
U C C - U B E U C C - U B E I C
I C = - 2 I B = - 2 ( 9 . 5 9 )
R R ²0
J e |e l i U C C > > U B E , ²0 > > 2 , t o w z ó r ( 9 . 5 9 ) u p r a s z c z a s i d o p o s t a c i
1 6 4
U C C
I C H" ( 9 . 6 0 )
R
Z a t e m w s p ó Br z d n e p u n k t u p r a c y t r a n z y s t o r a T o k r e [l a j z a l e |n o [c i
U C C
üø
I C 2 = I C H"
ôø
R
( 9 . 6 1 )
ýø
R C
öø
ôø
U C E 2 = U C C - I C 2 R C H" U C C ëø1 - ÷ø
ìø
íø øø
R
þø
P o n i e w a | t e m p e r a t u r o w e z m i a n y r e z y s t a n c j i R C i R w u k Ba d z i e
s c a l o n y m m o g b y w s p ó Bb i e |n e ( t e m p e r a t u r o w y w s p ó Bc z y n n i k
s t o s u n k u R C R j e s t b a r d z o m a By ) , z a t e m p u n k t p r a c y t r a n z y s t o r a T n i e
z a l e |y o d z m i a n t e m p e r a t u r y , a j e d y n i e o d r ó |n i c y p a r a m e t r ó w
t r a n z y s t o r ó w T i T .
T e n p r o s t y s p o s ó b w y m u s z a n i a p r d u j e d n e g o t r a n z y s t o r a p r z e z
d r u g i s t a n o w i p o d s t a w r e a l i z a c j i zr ó d e B s t a Bo p r d o w y c h w u k Ba d a c h
s c a l o n y c h .
S c h e m a t i d e o w y n a j p r o s t s z e g o , a p r z y t y m p o d s t a w o w e g o zr ó d Ba
s t a Bo p r d o w e g o z t r a n z y s t o r a m i b i p o l a r n y m i p r z e d s t a w i o n o n a r y s . 9 . 1 5 .
I
I = I
I
T 1 I I
T 2 U
R y s . 9 . 1 5 . P o d s t a w o w e zr ó d Bo
U
s t a Bo p r d o w e - l u s t r o p r d o w e
Z a k Ba d a j c , j a k p o p r z e d n i o , i d e n t y c z n o [ t r a n z y s t o r ó w o r a z p o m i j a j c
w p By w n a p i c i a U C E 2 t r a n z y s t o r a T n a j e g o p r d k o l e k t o r a w o b s z a r z e
a k t y w n y m m o |e m y n a p i s a
2 I C 1
I C 1 + I B 1 + I B 2 = I C 1 + 2 I B = I O + = I R E F ( 9 . 6 2 )
²0
s t d o t r z y m u j e m y
I R E F
I O = = I C 1 ( 9 . 6 3 a )
1 + 2 ²0
J e |e l i ²0 > > 1 , t o
I O H" I R E F ( 9 . 6 3 b )
P r d w y j [c i o w y zr ó d Ba I O j e s t r ó w n y w p r z y b l i |e n i u p r d o w i
o d n i e s i e n i a I R E F , w y m u s z o n e m u p r z e z zr ó d Bo o d n i e s i e n i a ( a n g .
1 6 5
r e f e r e n c e c u r r e n t ) . T e n r o d z a j zr ó d Ba s t a Bo p r d o w e g o n o s i n a z w
z w i e r c i a d Ba p r d o w e g o , l u b l u s t r a p r d o w e g o ( a n g . c u r r e n t m i r r o r ) .
W p By w n a p i c i a U C E 2 n a p r d zr ó d Ba o k r e [l i m y n a p o d s t a w i e
c h a r a k t e r y s t y k i w y j [c i o w e j t r a n z y s t o r a T ( r y s . 9 . 1 6 )
i 2
B
( )
2 2
A
= 0
( )
2 2
0
U 2 u 2
U
R y s . 9 . 1 6 . W p By w n a p i c i a n a p r d zr ó d Ba
P r z y z m i a n i e n a p i c i a U C E 2 z m i e n i a s i p r d k o l e k t o r a I C 2 w s k u t e k
z j a w i s k a m o d u l a c j i s z e r o k o [c i b a z y
ëø öøëø öø
U B E U C E 2
I C 2 = I S e x p 1 - ( 9 . 6 4 )
ìø ÷øìø ÷ø
íø ÕT øøíø U øø
A
K o r z y s t a j c z p r o p o r c j i m o |e m y n a p i s a
I C 2 U C E 2 I C 2 U C E 2 = 0
( ) ( )
= ( 9 . 6 5 )
U + U C E 2 U
A A
C z y l i
2
I O = I C 2 U C E 2 = I C 2 U C E 2 = 0 1 + ( 9 . 6 6 )
( ) ( ) ëø U C E öø
ìø ÷ø
íø U øø
A
Z e w z g l d u n a r ó |n e n a p i c i a U C E t r a n z y s t o r ó w , r ó w n i e | p r d y
i c h k o l e k t o r ó w n i e s j e d n a k o w e ( I C 1 `" I C 2 ) . Z a k Ba d a j c r ó w n o [
p r d ó w p r z y z e r o w y m n a p i c i u U C E , s t o s u n e k t y c h p r d ó w w y n o s i
U C E 2
1 +
I C 2 U U C E 2
A
= H" 1 + ( 9 . 6 7 )
I C 1 1 + U C E 1 U
A
U
A
R ó |n i c z k o w a r e z y s t a n c j a w y j [c i o w a zr ó d Ba w y n o s i
"u C E 2 U + U C E 2 U
A A
r o = = H"H" r e c ( 9 . 6 8 )
"i C 2 I C 2 U C E 2 I C 2 U C E 2
( ) ( )
1 6 6
W l u s t r z e p r d o w y m i s t n i e j e m o |l i w o [ w y m u s z e n i a w d r u g i m
t r a n z y s t o r z e p r d u r ó |n e g o o d p r d u o d n i e s i e n i a . Z a l e t a t a j e s t b a r d z o
w a |n a z e w z g l d ó w p r a k t y c z n y c h . J e |e l i p o w i e r z c h n i a z Bc z e m i t e r -
b a z a t r a n z y s t o r ó w T i T w u k Ba d z i e z r y s . 9 . 1 5 s r ó |n e i w y n o s z
o d p o w i e d n i o S 1 i S 2 , t o s t o s u n e k p r d ó w k o l e k t o r ó w t y c h t r a n z y s t o r ó w
j e s t r ó w n y s t o s u n k o w i p o w i e r z c h n i i c h z Bc z e m i t e r o w y c h .
Z a t e m
I C 1 S 1
= ( 9 . 6 9 )
I C 2 S 2
P o n i e w a |
I C 1 I C 2
I C 1 = I R E F - I B 1 - I B 2 = I R E F - - ( 9 . 7 0 )
²0 ²0
t o p o p o d s t a w i e n i u ( 9 . 6 9 ) d o ( 9 . 7 0 ) , o t r z y m u j e m y
S 2 S 1
I O = I C 2 = I R E F ( 9 . 7 1 )
1 + S 2 S 1
1 +
²0
J e |e l i S 1 = S 2 t o w z ó r ( 9 . 7 1 ) p r z y j m u j e p o s t a ( 9 . 6 3 ) , n a t o m i a s t g d y
²0 > > 1 + S 2 S 1 , t o
S 2
I O H" I R E F ( 9 . 7 2 )
S 1
S 2 S 1 S 2
W y r a |e n i e
1 + S 2 S 1 H" S 1 n a z y w a s i w z m o c n i e n i e m l u s t r a
1 +
²0
p r d o w e g o .
N a r y s . 9 . 1 7 p r z e d s t a w i o n o z e s p ó B l u s t e r p r d o w y c h , w k t ó r y m t e n
s a m p r d o d n i e s i e n i a w y m u s z a j e d n o c z e [n i e , z g o d n i e z z a l e |n o [c i
( 9 . 7 2 ) , u s t a l o n e p r d y w y j [c i o w e w w i e l u t r a n z y s t o r a c h .
I
I 1 I 2 I 3 I
I
T 1 T 2 T 3 T
N
T
I N I
R y s . 9 . 1 7 . Z e s p ó B l u s t e r
p r d o w y c h
Z a Bó |m y , d l a u p r o s z c z e n i a r o z w a |a D, |e w s z y s t k i e t r a n z y s t o r y s
j e d n a k o w e ( m a j t s a m p o w i e r z c h n i z Bc z a e m i t e r o w e g o ) .
W t e d y , z g o d n i e z e s c h e m a t e m , o t r z y m u j e m y
1 6 7
I R E F = I C + N + 1 I B ( 9 . 7 3 )
( )
S t d
I R E F
I 1 = I 2 = = I N = I O = ( 9 . 7 4 )
N + 1
1 +
²0
D l a d u |y c h w a r t o [c i ²0 i n i e z b y t d u |e j l i c z b y N w s z y s t k i e p r d y
w y j [c i o w e s w p r z y b l i |e n i u r ó w n e I R E F . Z r ó |n i c o w a n i e t y c h p r d ó w
o t r z y m u j e m y p r z y r ó |n y c h p o w i e r z c h n i a c h z Bc z e m i t e r o w y c h .
W p r z y p a d k u z a s t o s o w a n i a t r a n z y s t o r ó w p - n - p o m a Be j w a r t o [c i ²0
( ²0 H" 1 0 ) , a l b o p r z y p o Bc z e n i u r a z e m z b y t d u |e j i l o [c i b a z
t r a n z y s t o r ó w r e a l i z u j c y c h z e s p ó B l u s t e r p r d o w y c h p o j a w i a j s i c o r a z
w i k s z e r ó |n i c e p o m i d z y p r d e m o d n i e s i e n i a I R E F , a p r d e m
w y j [c i o w y m .
N a r y s . 9 . 1 8 . p r z e d s t a w i o n o z m o d y f i k o w a n y u k Ba d zr ó d Ba
s t a Bo p r d o w e g o - l u s t r a p r d o w e g o o z m n i e j s z o n y m w p By w i e p r d ó w
b a z .
I
I 3
T 3 I = I
I
I 3
T 1 I I R y s . 9 . 1 8 . yr ó d Bo s t a Bo p r d o w e -
T 2
l u s t r o p r d o w e o z m n i e j s z o n y m
U
w p By w i e p r d ó w b a z
P r d y e m i t e r a i b a z y t r a n z y s t o r a T w y n o s z
I C 1 + I C 2 2
I E 3 = I B 1 + I B 2 = = I O ( 9 . 7 5 )
²0 ²0
I E 3 2
I B 3 = = I O ( 9 . 7 6 )
²0 + 1 ²0 ²0 + 1
( )
P o z s u m o w a n i u p r d ó w w w zl e k o l e k t o r a t r a n z y s t o r a T o t r z y m u j e m y
2
I R E F - I C 1 - I O = 0 ( 9 . 7 7 )
²0 ²0 + 1
( )
S t d
1 6 8
I R E F
I O = ( 9 . 7 8 )
2
1 +
²0 ²0 + 1
( )
N a w e t d l a m a By c h w a r t o [c i ²0 , w a r u n e k ²0 ²0 + 1 > > 2 j e s t s p e Bn i o n y ,
( )
a t y m s a m y m p r d w y j [c i o w y I O n i e w i e l e r ó |n i s i o d p r d u o d n i e s i e n i a
I R E F .
P o d o b n e w Ba [c i w o [c i d o o p i s a n y c h w y |e j p o s i a d a zr ó d Bo p r d o w e
- l u s t r o p r d o w e W i l s o n a ( r y s . 9 . 1 9 ) , w k t ó r y m r e l a c j p o m i d z y p r d e m
w y j [c i o w y m I O a p r d e m o d n i e s i e n i a I R E F o p i s u j e i d e n t y c z n a z a l e |n o [
j a k ( 9 . 7 8 ) .
I
I
r
T 3
U
T 1
T 2
U
R y s . 9 . 1 9 . L u s t r o p r d o w e
W i l s o n a
Z e w z g l d u n a k a s k o d o w e p o Bc z e n i e t r a n z y s t o r ó w T i T , l u s t r o
p r d o w e W i l s o n a p o s i a d a z n a c z n i e w i k s z d y n a m i c z n r e z y s t a n c j
w y j [c i o w n i | u k Ba d y z p o j e d y n c z y m i t r a n z y s t o r a m i .
R e z y s t a n c j a t a w y n o s i
U
r o H" ²0 A ( 9 . 7 9 )
2 I O
P o n a d t o l u s t r o p r d o w e W i l s o n a c h a r a k t e r y z u j e s i l e p s z y m i
w Ba [c i w o [c i a m i c z s t o t l i w o [c i o w y m i ( s z e r o k o p a s m o w y m i ) ,
w p o r ó w n a n i u d o i n n y c h l u s t e r p r d o w y c h .
O g ó l n m e t o d z a p e w n i a j c z w i k s z e n i e r e z y s t a n c j i w y j [c i o w e j
zr ó d Ba s t a Bo p r d o w e g o - l u s t r a p r d o w e g o j e s t b u d o w a n i e u k Ba d ó w
k a s k o d o w y c h .
P o d s t a w o w y u k Ba d k a s k o d o w e g o l u s t r a p r d o w e g o p r z e d s t a w i o n o n a
r y s . 9 . 2 0 .
T r a n z y s t o r T p r a c u j e , p o d o b n i e j a k t r a n z y s t o r T , p r z y n a p i c i u
U C B = 0 . D y n a m i c z n a r e z y s t a n c j a w y j [c i o w a t e g o t r a n z y s t o r a , r ó w n a
r c e 4 = U I C 4 H" U I O , w n o s i u j e m n e s p r z |e n i e z w r o t n e p r d o w e
A A
s z e r e g o w e w o b w o d z i e e m i t e r a t r a n z y s t o r a T , p o w o d u j c z n a c z n e
z w i k s z e n i e w y p a d k o w e j d y n a m i c z n e j r e z y s t a n c j i w y j [c i o w e j u k Ba d u d o
w a r t o [c i
1 6 9
U
r o H" ²0 A ( 9 . 8 0 )
I O
I
I
r
T 1
T 2
U
T
3 T 4
R y s . 9 . 2 0 . K a s k o d o w e zr ó d Bo
U
s t a Bo p r d o w e - l u s t r o p r d o w e
D z i k i t a k d u |e j w a r t o [c i d y n a m i c z n e j r e z y s t a n c j i w y j [c i o w e j
p r d w y j [c i o w y zr ó d Ba n i e u l e g a z m i a n i e p o d w p By w e m z m i e n i a j c e g o
s i n a p i c i a n a w y j [c i u .
9 . 4 . 2 . 2 . S t a Bo p r d o w e zr ó d Ba o d n i e s i e n i a
O m ó w i o n e w p o p r z e d n i m r o z d z i a l e zr ó d Ba s t a Bo p r d o w e ,
n a z y w a n e r ó w n o c z e [n i e l u s t r a m i p r d o w y m i , r o z w a |a n o g Bó w n i e p o d
k t e m d o k Ba d n o [c i , z j a k w y m u s z a n y j e s t p r d w y j [c i o w y I O p r z e z
p r d o d n i e s i e n i a I R E F . N i e z a j m o w a n o s i n a t o m i a s t , w j a k i s p o s ó b
w y t w o r z y p r d o d n i e s i e n i a o m a Be j w r a |l i w o [c i n a z m i a n y n a p i c i a
z a s i l a j c e g o i t e m p e r a t u r y .
W p r z y p a d k u r e a l i z a c j i s t a Bo p r d o w y c h zr ó d e B o d n i e s i e n i a
p o d s t a w o w s p r a w j e s t s t a b i l i z a c j a n a p i c i o w a t a k , a b y w y j [c i o w e
p r d y o d n i e s i e n i a b y By n i e z a l e |n e o d n a p i z a s i l a j c y c h . N a r y s . 9 . 2 1
p r z e d s t a w i o n o p r o s t e p r z y k Ba d y t a k i c h zr ó d e B, w k t ó r y c h w y s t p u j e
j e d n a k s Ba b a z a l e |n o [ p r d u w y j [c i o w e g o o d n a p i c i a z a s i l a j c e g o .
+ U + U
a ) b )
I I
T 1 I T 1
T 2
U
T 2
T 3
2 U R U R
R y s . 9 . 2 1 . yr ó d Ba s t a Bo p r d o w e
n i e z a l e |n e o d n a p i c i a z a s i l a n i a
Z a n i e d b u j c p r d b a z y t r a n z y s t o r a T , d l a o b u u k Ba d ó w m o |n a n a p i s a
1 7 0
U B E ÕT I 1
I O H" = l n ( 9 . 8 1 )
R 2 R 2 I S
P o n i e w a | p r d I 1 z a l e |y o d n a p i c i a U C C
U C C - 2 U B E
I 1 = ( 9 . 8 2 )
R 1
z a t e m p r d zr ó d Ba p o [r e d n i o j e s t l o g a r y t m i c z n f u n k c j n a p i c i a
z a s i l a n i a .
N a p o d s t a w i e z a l e |n o [c i ( 9 . 8 1 ) , ( 9 . 8 2 ) m o |e m y w y z n a c z y
w r a |l i w o [ I O p r d u n a z m i a n y n a p i c i a U C C
U C C ëø " I O öø ÕT
I O
ìø ÷ø
S U = = ( 9 . 8 3 )
C C
I O ìø " U C C ÷ø I O R 2
íø øø
W a d u k Ba d ó w z r y s . 9 . 2 1 j e s t s i l n a z a l e |n o [ n a p i c i a U B E o d
t e m p e r a t u r y .
D l a o c e n y w r a |l i w o [c i zr ó d Ba n a z m i a n y t e m p e r a t u r y d e f i n i u j e s i
t e m p e r a t u r o w y w s p ó Bc z y n n i k w z g l d n e j z m i a n y p r d u zr ó d Ba .
ëø öø
" I O 1 T " I O 1 I O
1
ìø ÷ø
T W I O = = = S T ( 9 . 8 4 )
( ) I O " T T I O ìø " T T
÷ø
íø øø
W s p ó Bc z y n n i k T W w y r a |a s i w j e d n o s t k a c h 1 0 / ° C l u b w p p m / ° C .
A n a l i z o w a n y u k Ba d c h a r a k t e r y z u j e s i d o [ d u | w r a |l i w o [c i I O n a
z m i a n y U C C , w y n o s z c o k . 0 , 0 3 5 , o r a z d u |y m w s p ó Bc z y n n i k i e m
T W I O , k t ó r y m o |n a o s z a c o w a o k . - 1 1 0 0 p p m / ° C .
( )
L e p s z y m r o z w i z a n i e m j e s t zr ó d Bo s t a Bo p r d o w e p r z e d s t a w i o n e n a
r y s . 9 . 2 2 , n a z y w a n e zr ó d Be m W i d l a r a .
+ U
R
I
I
I I I
T 1
T 2
U
U R
R y s . 9 . 2 2 . S t a Bo p r d o w e zr ó d Bo
W i d l a r a
S t o s u j c p r a w o K i r c h h o f f a , o t r z y m u j e m y
1 7 1
I C 1 I O
U B E 1 - U B E 2 - I O R 2 = ÕT l n - ÕT l n - I O R 2 = 0 ( 9 . 8 5 )
I E S 1 I E S 2
J e |e l i t r a n z y s t o r y s j e d n a k o w e , t o I E S 1 = I E S 2 i w t e d y
ÕT I C 1
I O = l n ( 9 . 8 6 )
R 2 I O
Z a k Ba d a j c : I B 1 , I B 2 < < I C 1 o r a z U B E 1 < < U C C m o |e m y w y z n a c z y
p r z y b l i |o n w a r t o [ p r d u k o l e k t o r a I C 1
U C C - U B E 1 U C C
I C 1 H" I 1 = H" ( 9 . 8 7 )
R 1 R 1
P o d s t a w i a j c ( 9 . 8 7 ) d o ( 9 . 8 6 ) , o t r z y m u j e m y
ÕT U C C
I O H" l n ( 9 . 8 8 )
R 2 I O R 1
J a k w y n i k a z r ó w n a n i a ( 9 . 8 5 ) s p a d e k n a p i c i a I O R 2 j e s t r ó w n y r ó |n i c y
U B E 1 - U B E 2 , c o o z n a c z a , |e n a w e t p r z y s t o s o w a n i u n i e z b y t d u |y c h
w a r t o [c i R 2 p r d I O m o |e b y m a By . J e s t t o w Ba [c i w o [ zr ó d Ba W i d l a r a ,
w y k o r z y s t y w a n a z a w s z e , g d y w y m a g a n y j e s t m a By p r d zr ó d Ba .
P r d zr ó d Ba I O j e s t l o g a r y t m i c z n f u n k c j n a p i c i a z a s i l a n i a U C C
( r ó w . 9 . 8 8 ) , a j e g o w r a |l i w o [ n a z m i a n y t e m p e r a t u r o w e j e s t m n i e j s z a
n i | w u k Ba d z i e z r y s . 9 . 2 1 .
N a r y s . 9 . 2 3 p r z e d s t a w i o n o s t a Bo p r d o w e zr ó d Bo o d n i e s i e n i a z
s a m o c z y n n p o l a r y z a c j n a p i c i e m U , w k t ó r y m p r d y w y j [c i o w e s
c a Bk o w i c i e n i e z a l e |n e o d n a p i c i a z a s i l a j c e g o ( a n g . s e l f - b i a s i n g U
r e f e r e n c e ) [ 2 2 ] .
+ U Õ I
a ) b )
I = l n
R I
T 5 T 6
R
T 4
I
D
P
I
R I
D
D I
T 1 I = I
I
D
T 2
T 3
D
R
0
I
R y s . 9 . 2 3 . S t a Bo p r d o w e zr ó d Bo o d n i e s i e n i a z s a m o c z y n n p o l a r y z a c j n a p i c i e m :
a ) s c h e m a t b l o k o w y , b ) c h a r a k t e r y s t y k a p r z e j [c i o w a
1 7 2
U k Ba d m a d w a w y j [c i a : j e d n o t y p u e m i s y j n e g o , w k t ó r y m p r d zr ó d Ba
w y p By w a o d d o d a t n i e g o b i e g u n a n a p i c i a z a s i l a n i a o r a z d r u g i e t y p u
a b s o r b c y j n e g o , w k t ó r y m p r d zr ó d Ba w p By w a d o m a s y u k Ba d u ( a n g .
c u r r e n t s o u r c e / s i n k ) .
T r a n z y s t o r y T , T t w o r z u k Ba d j a k n a r y s . 9 . 2 1 b , z a t e m p r d k o l e k t o r a
I C 1 d a n y j e s t w z o r e m ( 9 . 8 1 ) . L u s t r o p r d o w e z Bo |o n e z t r a n z y s t o r ó w T ,
T w y m u s z a r ó w n o [ p r d ó w I C 1 = I 1 . R o z w i z a n i e m o b u r ó w n a D, j a k
t o p r z e d s t a w i o n o g r a f i c z n i e n a r y s . 9 . 2 3 b , j e s t p u n k t P , l u b p u n k t
z n a j d u j c y s i w p o c z t k u u k Ba d u w s p ó Br z d n y c h ( c z y l i I C 1 = I 1 = 0 ) .
A b y w y e l i m i n o w a m o |l i w o [ u s t a l e n i a s i n i e p o |d a n e g o p u n k t u
p r a c y , p r z y I C 1 = 0 , u k Ba d p o s i a d a s p e c j a l n e z a b e z p i e c z e n i e z d i o d a m i
D - D ( t r a n z y s t o r y w p o Bc z e n i u d i o d o w y m ) , k t ó r e g o z a d a n i e m j e s t
s p o w o d o w a n i e p r z e p By w u p r d u p r z e z r e z y s t o r R w ó w c z a s , g d y
I C 1 = 0 . Z c h w i l , g d y o s i g n i t y z o s t a n i e w Ba [c i w y p u n k t p r a c y P ,
d i o d a D s p o l a r y z o w a n a j e s t z a p o r o w o i u k Ba d z a b e z p i e c z a j c y z o s t a j e
o d Bc z o n y o d r e s z t y u k Ba d u .
9 . 4 . 2 . 3 . yr ó d Ba n a p i c i a o d n i e s i e n i a
yr ó d Ba n a p i c i a o d n i e s i e n i a ( a n g . v o l t a g e r e f e r e n c e s ) p o w i n n y
p o s i a d a m a B r e z y s t a n c j w y j [c i o w o r a z p o w i n n y b y n i e w r a |l i w e n a
z m i a n y n a p i c i a z a s i l a n i a i t e m p e r a t u r y . W p r z y p a d k u r e a l i z a c j i t y c h
zr ó d e B g Bó w n y m z a d a n i e m j e s t s t a b i l i z a c j a t e m p e r a t u r o w a . K o s z t e m
r e z y g n a c j i z b a r d z o m a Be j r e z y s t a n c j i w y j [c i o w e j w y m a g a s i , a b y
t e m p e r a t u r o w y w s p ó Bc z y n n i k n a p i c i a o d n i e s i e n i a T W U R E F b y B
( )
m n i e j s z y n i | 1 0 0 p p m / ° C .
P r o s t e p r z y k Ba d y zr ó d e B n a p i c i o w y c h , p r z e d s t a w i o n e n a r y s . 9 . 2 4 ,
i l u s t r u j j e d y n i e m e t o d y u s t a l a n i a n a p i c i a w y j [c i o w e g o o z m n i e j s z o n e j
w r a |l i w o [c i n a z m i a n y n a p i c i a z a s i l a n i a , b e z s t a b i l i z a c j i
t e m p e r a t u r o w e j .
N a p i c i e n a w y j [c i u o r a z d y n a m i c z n a r e z y s t a n c j a w y j [c i o w a u k Ba d u z
r y s . 9 . 2 4 a w y n o s z
U R E F = U Z + U B E ( 9 . 8 9 )
" U Z " U B E ÕT
r o = + = r z + ( 9 . 9 0 )
" I " I I
N a p i c i e U B E n a t r a n z y s t o r z e T w p o Bc z e n i u d i o d o w y m o u j e m n y m
w s p ó Bc z y n n i k u t e m p e r a t u r o w y m c z [c i o w o k o m p e n s u j e t e m p e r a t u r o w e
z m i a n y n a p i c i a U Z o d o d a t n i m w s p ó Bc z y n n i k u t e m p e r a t u r o w y m .
1 7 3
+ U + U + U
a ) b ) c )
I I I
U
U U
I
T 1
D Z
R
I
T 2 I
T 1
R U
T 1
T N
R y s . 9 . 2 4 . P r o s t e p r z y k Ba d y zr ó d e B n a p i c i o w y c h : a ) z d i o d Z e n e r a , b ) o n a p i c i u
w y j [c i o w y m , c ) m n o |n i k
yr ó d Bo n a p i c i o w e n a r y s . 9 . 2 4 b p o s i a d a n a p i c i e w y j [c i o w e
U R E F = N U B E ( 9 . 9 1 )
o r a z d y n a m i c z n r e z y s t a n c j w y j [c i o w
" U B E ÕT
r o = N = N ( 9 . 9 2 )
" I I
W a d t e g o u k Ba d u j e s t b a r d z o d u |a w a r t o [ t e m p e r a t u r o w e g o
w s p ó Bc z y n n i k a n a p i c i a w y j [c i o w e g o
" U R E F " U B E
m V
= N H" - 2 N ( 9 . 9 3 )
C
" T " T
R y s . 9 . 2 4 c p r z e d s t a w i a a l t e r n a t y w n e r o z w i z a n i e , n a z y w a n e m n o |n i k i e m
U B E , w k t ó r y m p r z y p o m i n i c i u p r d u b a z y w s t o s u n k u d o p r d u
d z i e l n i k a ( I 1 H" I 2 ) , o t r z y m u j e m y
R 2
U B E = U R E F
R 1 + R 2
S t d
ëø öø
R 1
U R E F = 1 + U B E ( 9 . 9 4 )
ìø ÷ø
R 2
íø øø
D y n a m i c z n a r e z y s t a n c j a w y j [c i o w a zr ó d Ba w y n o s i
R 1 R 1 + R 2
r o = + ( 9 . 9 5 )
²0 g m R 2
N a r y s . 9 . 2 5 p r z e d s t a w i o n o zr ó d Bo n a p i c i a o d n i e s i e n i a z t e m p e r a t u r o w
k o m p e n s a c j n a p i U Z i U B E [ 2 2 ] .
1 7 4
+ U
I
T 1
U
T 2
U
R
U D
U
R
R y s . 9 . 2 5 . yr ó d Bo n a p i c i a
T 3 o d n i e s i e n i a z t e m p e r a t u r o w
U
k o m p e n s a c j n a p i i
N a p i c i e w y j [c i o w e zr ó d Ba w y n o s i
R 1 2 R 2
(
2
U R E F = U B E + U Z - 3 U B E = ( 9 . 9 6 )
( ) R R 2 R 2 R U Z + R 1 + - R 2 ) U B E
+
1
Z a n i e d b u j c w p By w t e m p e r a t u r o w e g o w s p ó Bc z y n n i k a s t o s u n k u
r e z y s t o r ó w R 1 R 2 n a n a p i c i e w y j [c i o w e , w a r u n e k k o m p e n s a c j i
o t r z y m u j e s i , p r z y r ó w n u j c d o z e r a p o c h o d n d U R E F d T , c z y l i
d U R E F R 2 d U Z R 1 - 2 R 2 d U B E
= + = 0 ( 9 . 9 7 )
d T R 1 + R 2 d T R 1 + R 2 d T
Z r ó w n a n i a ( 9 . 9 7 ) o t r z y m u j e m y w a r u n e k k o m p e n s a c j i
d U Z
R 1
= 2 + d T ( 9 . 9 8 )
d U B E
R 2
d T
Z a k Ba d a j c t y p o w e w a r t o [c i
d U Z d U B E
= + 3 m V C o r a z = - 2 m V C
d T d T
o t r z y m u j e m y
R 1 / R 5 = 0 5 , U = U Z / 3 ( 9 . 9 9 )
,
R E F
W t e c h n i c e u k Ba d ó w m o n o l i t y c z n y c h b a r d z o c z s t o w y k o r z y s t u j e
s i o g ó l n z a s a d r e a l i z a c j i zr ó d Ba n a p i c i a o d n i e s i e n i a p o l e g a j c n a
k o m p e n s a c j i u j e m n e g o t e m p e r a t u r o w e g o w s p ó Bc z y n n i k a n a p i c i a U B E
1 7 5
p r z e z d o d a t n i w s p ó Bc z y n n i k n a p i c i a ÕT . Z a s a d t z i l u s t r o w a n o
s c h e m a t e m b l o k o w y m n a r y s . 9 . 2 6 [ 2 2 ] .
I
T
U
U
+
U = U + K Õ
K Õ
Õ
G e n e r a t o r
K
Õ
R y s . 9 . 2 6 . O g ó l n a z a s a d a r e a l i z a c j i zr ó d Ba n a p i c i a o d n i e s i e n i a t y p u b a n d - g a p
N a p i c i e o d n i e s i e n i a U j e s t r ó w n e
U = U + K Õ ( 9 . 1 0 0 )
W a r u n e k k o m p e n s a c j i o t r z y m u j e s i , g d y
d U d U d Õ
= + K = 0 ( 9 . 1 0 1 )
d T d T d T
Z r ó w n a n i a ( 9 . 1 0 1 m o |e m y w y z n a c z y w y m a g a n w i e l k o [
n i e z a l e |n e g o o d t e m p e r a t u r y w s p ó Bc z y n n i k a K
"U "Õ
K = ( 9 . 1 0 2 )
"T "T
U w z g l d n i a j c t y p o w e w a r t o [c i
d U "Õ
,
= - 2 m V C o r a z = + 0 0 8 5 m V C
d T "T
o t r z y m u j e m y K = 2 3 , 5 o r a z U = 1 , 2 6 V .
P o n i e w a | w a r t o [ n a p i c i a o d n i e s i e n i a j e s t z b l i |o n a d o w a r t o [c i
n a p i c i a b a r i e r y p o t e n c j a Bu k r z e m u , d l a t e g o u k Ba d y r e a l i z o w a n e w g . t e j
z a s a d y s n a z y w a n e u k Ba d a m i z b a r i e r p o t e n c j a Bu ( a n g . b a n d - g a p
r e f e r e n c e c i r c u i t s ) .
N a r y s . 9 . 2 7 p r z e d s t a w i o n o p r z y k Ba d o w e r o z w i z a n i e zr ó d Ba
n a p i c i a o d n i e s i e n i a t y p u b a n d - g a p .
T r a n z y s t o r y T i T t w o r z s t a Bo p r d o w e zr ó d Bo W i d l a r a . S p a d e k
n a p i c i a n a r e z y s t a n c j i R 3 , p r z y p o m i n i c i u p r d ó w b a z , w y n o s i
I C 1
I C 2 R 3 = U B E 1 - U B E 2 = ÕT l n ( 9 . 1 0 3 )
I C 2
1 7 6
+ U
I
R U R
I
I
T 3 U
T 1
T 2
U
R y s . 9 . 2 7 . P r z y k Ba d o w a
U
R
r e a l i z a c j a zr ó d Ba o d n i e s i e n i a
t y p u b a n d - g a p
W y z n a c z a j c z r ó w n a n i a ( 9 . 1 0 3 ) p r d I C 2 , p r z y ²0 > > 1 , m o |e m y
w y z n a c z y n a p i c i e n a r e z y s t a n c j i R 2
R 2 I C 1
U 2 = I C 2 R 2 = ÕT l n ( 9 . 1 0 4 )
R 3 I C 2
N a p i c i e o d n i e s i e n i a j e s t r ó w n e
R 2 I C 1
U R E F = U 2 + U B E 3 = U B E 3 + ÕT l n ( 9 . 1 0 5 )
R 3 I C 2
P o r ó w n u j c ( 9 . 1 0 0 ) i ( 9 . 1 0 5 ) o t r z y m u j e m y
R 2 I C 1
K = l n ( 9 . 1 0 6 )
R 3 I C 2
S t o s u n e k p r d ó w I C 1 I C 2 j e s t n i e z a l e |n y o d t e m p e r a t u r y .
A b y u z y s k a p e Bn k o m p e n s a c j t e m p e r a t u r o w n a p i c i a U R E F , t o
d o b i e r a j c n p . ( d l a T = 3 0 0 K ) I C 1 I C 2 = 1 0 m u s i m y z a p e w n i
R 2 R 3 = 1 0 , 2 .
9 . 4 . 3 . P o d s t a w o w e b l o k i w u k Ba d a c h z a s i l a n i a i s t a b i l i z a c j i p u n k t ó w
p r a c y t r a n z y s t o r ó w u n i p o l a r n y c h
9 . 4 . 3 . 1 . yr ó d Ba s t a Bo p r d o w e - l u s t r a p r d o w e
U k Ba d y zr ó d e B s t a Bo p r d o w y c h - l u s t e r p r d o w y c h r e a l i z o w a n e s
w t e c h n o l o g i i M O S n a b a r d z o p o d o b n y c h z a s a d a c h j a k w t e c h n o l o g i i
b i p o l a r n e j .
1 7 7
N a r y s . 9 . 2 8 p r z e d s t a w i o n o p r o s t e zr ó d Bo s t a Bo p r d o w e - l u s t r o
p r d o w e , z t r a n z y s t o r a m i M O S F E T z k a n a Be m w z b o g a c a n y m t y p u n ,
s t a n o w i c e o d p o w i e d n i k u k Ba d u z r y s . 9 . 1 5 .
I
I = I
I
M 1
M 2 U
U
R y s . 9 . 2 8 . P r o s t e l u s t r o
p r d o w e
J e |e l i t r a n z y s t o r y M , M p r a c u j w o b s z a r z e n a s y c e n i a , t o
I D 1 = K ' W 1 L 1 U G S - U T 2 1 + »U D S 1
( ) ( )
N
( 9 . 1 0 7 )
I D 2 = K ' W 2 L 2 U G S - U T 2 1 + »U D S 2
( ) ( )
N
P o n i e w a | o b a t r a n z y s t o r y p r a c u j p r z y t y m s a m y m n a p i c i u p o d Bo |e -
zr ó d Bo ( U B S ) , d l a t e g o m a j t e s a m e n a p i c i a p r o g o w e : U T 1 = U T 2 = U T .
Z a t e m n a p o d s t a w i e r ó w n a D ( 9 . 1 0 7 ) o t r z y m u j e m y
K ' W L 1 + »U D S 2
I O I D 2 N ( ) ( )
2
= = ( 9 . 1 0 8 )
I R E F I D 1 K ' W L 1 + »U D S 1
( ) ( )
N
1
P r z y p o m i n i c i u e f e k t u m o d u l a c j i d Bu g o [c i k a n a Bu s t o s u n e k p r d ó w
I O I R E F z a l e |y t y l k o o d r o z m i a r ó w t r a n z y s t o r ó w
W L 2
I O ( )
= ( 9 . 1 0 9 )
I R E F W L 1
( )
D y n a m i c z n a r e z y s t a n c j a w y j [c i o w a zr ó d Ba w y n o s i
"U D S 2 1 1
r o = = = = r d s 2 ( 9 . 1 1 0 )
"I D 2 » I D 2 » I O
A b y t r a n z y s t o r M p r a c o w a B z a w s z e w o b s z a r z e n a s y c e n i a , m u s i b y
s p e Bn i o n y w a r u n e k
U G S - U T > U D S 2 = U 0 m i n ( 9 . 1 1 1 )
I
I 1 I 2 I
M 2 M 3 M N
M
R y s . 9 . 2 9 . Z e s p ó B l u s t e r
p r d o w y c h
1 7 8
N a r y s . 9 . 2 9 p r z e d s t a w i o n o z e s p ó B l u s t e r p r d o w y c h , w k t ó r y m t e n
s a m p r d w e j [c i o w y l u s t r a I R E F w y m u s z a j e d n o c z e [n i e N p r d ó w
w y j [c i o w y c h , z g o d n i e z r e l a c j ( 9 . 1 0 9 ) .
N a r y s . 9 . 3 0 p r z e d s t a w i o n o s c h e m a t y l u s t e r p r d o w y c h W i l s o n a ,
k t ó r e z u w a g i n a k a s k o d o w e p o Bc z e n i e d w ó c h t r a n z y s t o r ó w w
o b w o d z i e w y j [c i o w y m c h a r a k t e r y z u j s i d u |o w i k s z r e z y s t a n c j
w y j [c i o w n i | r e z y s t a n c j a p r o s t e g o l u s t r a .
I
I I
a ) b )
I
M M M 3
3 4
M 1 M M M 2
2 1
U
R y s . 9 . 3 0 . L u s t r a W i l s o n a ( a ) , z m o d y f i k o w a n e ( b )
W u k Ba d z i e z m o d y f i k o w a n y m n a r y s . 9 . 3 0 b , d z i k i d o d a n i u
t r a n z y s t o r a M , w o b u g a Bz i a c h t r a n z y s t o r y p r a c u j p r z y t a k i c h s a m y c h
n a p i c i a c h U D S , c o m a i s t o t n e z n a c z e n i e d l a s p e Bn i e n i a r e l a c j i
I R E F = I O .
Z p o [r ó d w i e l u r ó |n y c h r o z w i z a D u k Ba d o w y c h l u s t e r p r d o w y c h , l u s t r a
W i l s o n a w y r ó |n i a j s i k o r z y s t n i e j s z y m i w Ba [c i w o [c i a m i
c z s t o t l i w o [c i o w y m i ( s z e r o k o p a s m o w y m i ) .
W w i e l u z a s t o s o w a n i a c h w y m a g a s i b a r d z o d u |e j r e z y s t a n c j i
d y n a m i c z n e j zr ó d Ba p r d u , w s z e r o k i m z a k r e s i e z m i a n n a p i c i a zr ó d Ba .
O p i s a n e r o z w i z a n i a u k Ba d o w e zr ó d e B p r d o w y c h w t e c h n o l o g i i
b i p o l a r n e j , m o g m i e r ó w n i e | z a s t o s o w a n i e d o r e a l i z a c j i zr ó d e B
p r d o w y c h w t e c h n o l o g i i C M O S .
N a r y s . 9 . 3 1 p r z e d s t a w i o n o s c h e m a t i d e o w y k a s k o d o w e g o l u s t r a
p r d o w e g o , s t a n o w i c e o d p o w i e d n i k b i p o l a r n e g o u k Ba d u z r y s . 9 . 1 8 .
Z a k Ba d a j c , |e t r a n z y s t o r y M - M s i d e n t y c z n e , z e s c h e m a t u n a
r y s . 9 . 3 0 a o t r z y m u j e m y
U D S 1 = 2 U G S - U G S 2
üø
ôø
( 9 . 1 1 2 )
U G S 2 = U G S 1 = U G S I D = I R E F = I O ýø
ôø
þø
U D S 1 = U G S ( 9 . 1 1 3 )
W a r u n k i e m p r a c y t r a n z y s t o r ó w M i M w o b s z a r z e n a s y c e n i a j e s t , a b y
s p e Bn i o n e b y By n i e r ó w n o [c i
1 7 9
U D S 2 e" U G S 2 - U T
üø
( 9 . 1 1 4 )
U O e" 2 U G S - U T ýø
þø
I
a )
b )
1 2
I
M 3 M 2
U 2
U U 2
1 2
U
1
M 4 M 1
U 1
2
1
2 - 2
( ) -
U
R y s . 9 . 3 1 . K a s k o d o w e l u s t r o p r d o w e : a ) s c h e m a t i d e o w y , b ) c h a r a k t e r y s t y k a
p r d o w o n a p i c i o w a
W t y m z a k r e s i e n a p i w y j [c i o w y c h p r d zr ó d Ba j e s t s t a By . D a l s z e
z m n i e j s z a n i e n a p i c i a U O p o w o d u j e z m n i e j s z e n i e n a p i c i a U D S 2 , g d y |
n a p i c i e U D S 1 j e s t u s t a l o n e p r z e z k o Bo n a p i 2 U G S - U G S 2 = U D S 1
i t r a n z y s t o r M p r a c u j e d a l e j w o b s z a r z e n a s y c e n i a . T r a n z y s t o r M
z a c z y n a p r a c o w a w o b s z a r z e l i n i o w y m , a p r d w y j [c i o w y I O m a l e j e ,
c o j e s t s p o w o d o w a n e z m n i e j s z a n i e m s i n a p i c i a U D S 2 . W m o m e n c i e
g d y w a r t o [ n a p i c i a U O z m n i e j s z y s i p o n i |e j 2 U G S - U T , o b a
( )
t r a n z y s t o r y p r a c u j w o b s z a r z e l i n i o w y m ( r y s . 9 . 3 1 b ) .
D y n a m i c z n r e z y s t a n c j w y j [c i o w l u s t r a k a s k o d o w e g o m o |e m y
w y z n a c z y n a p o d s t a w i e j e g o m a Bo s y g n a Bo w e g o s c h e m a t u z a s t p c z e g o
i j e g o k o l e j n y c h p r z e k s z t a Bc e D, p r z e d s t a w i o n y c h n a r y s . 9 . 3 2 [ 2 8 ] .
R e z y s t a n c j a t a w y n o s i
- U g s 2 + r d s 2 U g s 2 g m 2 + g d s 1
( )
U [ ]
r o = =
( 9 . 1 1 5 )
I - U g s 2 g d s 1
= r d s 1 + r d s 2 1 + g m 2 r d s 1 H" r d s 2 1 + g m 2 r d s 1
( ) ( )
W s t o s u n k u d o p o d s t a w o w e g o l u s t r a p r d o w e g o z r y s . 9 . 2 8 r e z y s t a n c j a
w y j [c i o w a l u s t r a k a s k o d o w e g o w z r o s Ba 1 + g m 2 r d s 1 r a z y .
( )
P o n i e w a | p o t e n c j a B d r e n u t r a n z y s t o r a M m o |e s i n i e z n a c z n i e
z m i e n i a , t o z m i a n a t a p o w o d u j e z m i a n n a p i c i a zr ó d Bo - p o d Bo |e w
t r a n z y s t o r z e M , z a t e m w t r a n z y s t o r z e t y m w y s t p i e f e k t p o d Bo |a .
1 8 0
3 3 2 2
3 3 2 2
4 4 1
1
4 4
1 1
2
3 3 2 2
2 2
2 2
+
( )
2 1 2
2 1
4 4 1 1
1 1
1 2
R y s . 9 . 3 2 . M a Bo s y g n a Bo w y s c h e m a t z a s t p c z y l u s t r a k a s k o d o w e g o i j e g o k o l e j n e
p r z e k s z t a Bc e n i a
N a r y s . 9 . 3 3 p r z e d s t a w i o n o k o Dc o w p o s t a p r z e k s z t a Bc o n e g o
s c h e m a t u z a s t p c z e g o z r y s . 9 . 3 2 , w k t ó r y m u w z g l d n i o n o s k Ba d o w
z m i e n n n a p i c i a zr ó d Bo - p o d Bo |e U b s 2 t r a n z y s t o r a M .
I
g 2
g 2 U 2 g 2 U U
2
R y s . 9 . 3 3 . M a Bo s y g n a Bo w y s c h e m a t
z a s t p c z y l u s t r a k a s k o d o w e g o ,
U 2 1 U 2
g
u w z g l d n i a j c y e f e k t p o d Bo |a
B 2
t r a n z y s t o r a M
D y n a m i c z n a r e z y s t a n c j a w y j [c i o w a l u s t r a , p r z y u w z g l d n i e n i u e f e k t u
p o d Bo |a t r a n z y s t o r a
r o = r d s 1 + r d s 2 1 + g m 2 + g m b 2 r d s 1 ( 9 . 1 1 6 )
( )
[ ]
j e s t n i e c o w i k s z a n i | t a , k t ó r w y z n a c z o n o p r z y p o m i n i c i u e f e k t u
p o d Bo |a .
K a s k o d o w e l u s t r o p r d o w e z t r a n z y s t o r a m i M O S F E T z a p e w n i a
z n a c z n i e w i k s z d y n a m i c z n r e z y s t a n c j w y j [c i o w n i | j e g o
o d p o w i e d n i k z t r a n z y s t o r a m i b i p o l a r n y m i . W a d k a s k o d o w e g o l u s t r a
p r d o w e g o z r y s . 9 . 3 1 j e s t s t o s u n k o w o d u |e n a p i c i e n a w e j [c i u l u s t r a ,
r ó w n e 2 U G S , o r a z s t o s u n k o w o d u |a w a r t o [ m i n i m a l n e g o n a p i c i a
w y j [c i o w e g o , k t ó r a n i e m o |e b y m n i e j s z a n i | U O m i n e" 2 U G S - U T ( j a k
1 8 1
w y j a [n i o n o w c z e [n i e j , p r z y d a l s z y m o b n i |a n i u n a p i c i a n a w y j [c i u
t r a n z y s t o r M w c h o d z i w o b s z a r l i n i o w y i p r d w y j [c i o w y m a l e j e ) .
O g r a n i c z a t o z n a c z n i e m o |l i w o [ w y k o r z y s t a n i a t y c h l u s t e r w e
w s p ó Bc z e s n y c h a n a l o g o w y c h u k Ba d a c h s c a l o n y c h C M O S p r a c u j c y c h
p r z y n i s k i c h n a p i c i a c h z a s i l a j c y c h .
N a r y s . 9 . 3 4 p r z e d s t a w i o n o s c h e m a t i d e o w y n i s k o n a p i c i o w e g o
l u s t r a p r d o w e g o ( a n g . h i g h s w i n g c u r r e n t m i r r o r ) , k t ó r e w p o r ó w n a n i u
d o k a s k o d o w e g o l u s t r a z r y s . 9 . 3 1 p o s i a d a m n i e j s z e n a p i c i e w e j [c i o w e
i w i k s z y z a k r e s n a p i c i a w y j [c i o w e g o [ 1 4 ]
I
U I
M 3 M 2
U 2
U 2
U
M 4 M
1
U 1
R y s . 9 . 3 4 . N i s k o n a p i c i o w e
U U 1
l u s t r o p r d o w e t y p u h i g h
s w i n g
Z a Bó |m y , d l a u p r o s z c z e n i a r o z w a |a D, |e w s z y s t k i e t r a n z y s t o r y M
- M m a j t e s a m e r o z m i a r y i t e s a m e n a p i c i a U G S . N a p i c i e U G G
p o l a r y z u j c e b r a m k i t r a n z y s t o r ó w M i M n a l e |y t a k d o b r a , a b y
w s z y s t k i e t r a n z y s t o r y p r a c o w a By w o b s z a r a c h n a s y c e n i a .
Z a t e m
U D S 1 m i n e" U G S - U T
üø
( 9 . 1 1 7 )
U G G = U D S 1 m i n + U G S = 2 U G S - U T ýø
þø
A b y t r a n z y s t o r M p r a c o w a B w o b s z a r z e n a s y c e n i a , p o t e n c j a B j e g o d r e n u
n i e m o |e b y n i |s z y o d U G G - U T ( t z n . U < U .
S t d , n a p i c i e w y j [c i o w e U O n i e m o |e o b n i |y s i p o n i |e j p e w n e j
m i n i m a l n e j w a r t o [c i
U O m i n e" U G G - U T = 2 U G S - 2 U T ( 9 . 1 1 8 )
P o r ó w n u j c z a l e |n o [c i ( 9 . 1 1 4 ) i ( 9 . 1 1 8 ) w i d z i m y , |e n a p i c i e U O m i n
l u s t r a p r d o w e g o t y p u h i g h s w i n g j e s t m n i e j s z e o w a r t o [ n a p i c i a
p r o g o w e g o U T o d n a p i c i a U O m i n w k o n w e n c j o n a l n y m l u s t r z e
k a s k o d o w y m z r y s . 9 . 3 2 a .
B i o r c p o d u w a g , |e n a p i c i e p r o g o w e U z a w i e r a s i w g r a n i c a c h
0 , 7 1 V , m a t o i s t o t n e z n a c z e n i e p r z y r e a l i z a c j i n i s k o n a p i c i o w y c h
a n a l o g o w y c h u k Ba d ó w C M O S .
1 8 2
R ó w n i e | n a p i c i e w e j [c i o w e l u s t r a t y p u h i g h s w i n g j e s t m n i e j s z e
i w y n o s i U G S ( w k l a s y c z n y m l u s t r z e k a s k o d o w y m 2 U G S ) .
9 . 4 . 3 . 2 . yr ó d Ba n a p i c i o w e
B a r d z o c z s t o p u n k t y p r a c y t r a n z y s t o r ó w w u n i p o l a r n y m u k Ba d z i e
s c a l o n y m u s t a l a n e s z a p o m o c zr ó d e B n a p i c i o w y c h d o Bc z o n y c h d o
b r a m e k t y c h t r a n z y s t o r ó w .
W z a k r e s i e z m i e n n o p r d o w y m b r a m k i t y c h t r a n z y s t o r ó w z w a r t e s d o
m a s y . yr ó d Ba n a p i c i o w e o t a k i m p r z e z n a c z e n i u m o g p o s i a d a d o [
d u |e r e z y s t a n c j e w e w n t r z n e , p o n i e w a | o b c i |o n e s b a r d z o d u |y m i
i m p e d a n c j a m i w e j [c i o w y m i t r a n z y s t o r ó w M O S F E T , a p r z e z t o m o g
b y r e a l i z o w a n e w n a j p r o s t s z e j p o s t a c i , n p . d z i e l n i k ó w n a p i c i o w y c h .
S z c z e g ó l n y m r o d z a j e m zr ó d e B n a p i c i o w y c h s u k Ba d y
p r z e s u w a n i a n a p i c i a s t a Be g o , k t ó r e s s t o s o w a n e w o b w o d a c h
s p r z g a j c y c h d w ó c h k o l e j n y c h s t o p n i u k Ba d u s c a l o n e g o o r a z n a
w y j [c i u o s t a t n i e g o s t o p n i a w c e l u z a p e w n i e n i a z e r o w e g o n a p i c i a
w y j [c i o w e g o p r z y z e r o w y m n a p i c i u w e j [c i o w y m . P o n i e w a | u k Ba d y
p r z e s u w a n i a n a p i c i a z n a j d u j s i w g Bó w n y m t o r z e t r a n s m i s j i s y g n a Bu ,
d l a t e g o n i e p o w i n n y w n o s i t Bu m i e n i a s y g n a Bu u |y t e c z n e g o , o b c i |a
s t o p n i a p o p r z e d n i e g o o r a z p o w i n n y g w a r a n t o w a s t e r o w a n i e
n a p i c i o w e s t o p n i a n a s t p n e g o .
yr ó d Ba n a p i c i o w e o m a Be j w r a |l i w o [c i n a p i c i a n a z m i a n y
t e m p e r a t u r y i n a p i c i a z a s i l a n i a n a z y w a s i zr ó d Ba m i o d n i e s i e n i a . yr ó d Ba
n a p i c i o w e s w z n a c z n i e w i k s z y m s t o p n i u w r a |l i w e n a z m i a n y
t e m p e r a t u r y n i | n a z m i a n y n a p i c i a z a s i l a n i a ( o d w r o t n i e n i | w
p r z y p a d k u zr ó d e B p r d o w y c h ) .
N a r y s . 9 . 3 5 p r z e d s t a w i o n o p r z y k Ba d y r e a l i z a c j i d z i e l n i k ó w
n a p i c i o w y c h w t e c h n o l o g i i N M O S i C M O S z b u d o w a n y c h
z t r a n z y s t o r ó w M O S F E T w p o Bc z e n i u d i o d o w y m .
P o n i e w a | p r z e z d z i e l n i k t r a n z y s t o r o w y p r z e p By w a t e n s a m p r d
d r e n u I D ( p r z y p o m i j a l n i e m a By c h p r d a c h o b c i |e D) z a t e m n a p i c i e
U D S i i - t e g o t r a n z y s t o r a w d z i e l n i k u j e s t r ó w n e
I D
U D S i = + U T ( 9 . 1 1 9 )
K W L i
'
( )
N a p i c i e n a j - t y m w y j [c i u d z i e l n i k a w y n o s i
j
U = ( 9 . 1 2 0 )
j D S i
"U - U S S d l a j = 1 , , k - 1
i = 1
1 8 3
p r z y c z y m k j e s t w o g ó l n y m p r z y p a d k u l i c z b t r a n z y s t o r ó w t w o r z c y c h
d z i e l n i k , z a s i l a n y n a p i c i e m U D D + U S S , c z y l i
k
U D D + U S S = ( 9 . 1 2 1 )
D S i
"U
i = 1
+ U
a ) b ) I
+ U
M 4
U
I
M
3
U
M
3
U
U
M
2
U 2
M 2
U 2 U
U
M
1
U 1 U
M
1
U 1 U
- U
R y s . 9 . 3 5 . D z i e l n i k i n a p i c i o w e z b u d o w a n e z t r a n z y s t o r ó w M O S F E T w p o Bc z e n i u
d i o d o w y m : a ) w t e c h n o l o g i i N M O S , b ) w t e c h n o l o g i i C M O S
N a r y s . 9 . 3 6 p r z e d s t a w i o n o p r o s t e p r z y k Ba d y u k Ba d ó w p r z e s u w a n i a
n a p i c i a s t a Be g o .
+ U
a ) b )
I
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2
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M 1 U
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R y s . 9 . 3 6 . U k Ba d y p r z e s u w a n i a n a p i c i a s t a Be g o : a ) z e zr ó d Be m s t a Bo p r d o w y m , b )
w t ó r n i k o w y
W u k Ba d z i e n a r y s . 9 . 3 6 a p o z i o m n a p i c i a w y j [c i o w e g o u O j e s t
p r z e s u n i t y w z g l d e m p o z i o m u n a p i c i a w e j [c i o w e g o u I o s t a B w a r t o [
- 2 U G S , k t ó r y p r z y i d e n t y c z n y c h t r a n z y s t o r a c h M , M w y n o s i
1 8 4
ëø öø
I D
u O - u I = - 2 U G S = - 2 - U T ÷ø ( 9 . 1 2 2 )
ìø
K W L
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íø øø
W u k Ba d z i e n a r y s . 9 . 3 6 b p r z e s u n i c i e t o w y n o s i - U G S .
I n n e t y p o w e r o z w i z a n i a s t o s o w a n e w o b w o d a c h z a s i l a n i a
u k Ba d ó w s c a l o n y c h s p r z y t a c z a n e w d a l s z y c h r o z d z i a Ba c h p r z y
o m a w i a n i u k o n k r e t n y c h r o z w i z a D u k Ba d o w y c h .
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